インプリント装置およびインプリント方法、それを用いた物品の製造方法
【課題】インプリント処理時の重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供する。
【解決手段】このインプリント装置は、基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、基板上に硬化した樹脂のパターンを形成する。このインプリント装置は、型に外力または変位を与え、型に形成されているパターン部の形状を補正する型変形機構と、パターンを形成すべき基板上のパターン形成領域に予め存在する基板側パターンに温度分布を形成し、基板側パターンの形状を補正する基板変形機構と、基板変形機構により基板側パターンの形状を補正（Ｓ１０６）させた後に、基板側パターン上に塗布された樹脂とパターン部とを押し付けた状態（Ｓ１０８）にて、型変形機構によりパターン部の形状を補正（Ｓ１０９）させることで、パターン部の形状と基板側パターンの形状とを合わせる制御を実行する制御部と、を備える。
【解決手段】このインプリント装置は、基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、基板上に硬化した樹脂のパターンを形成する。このインプリント装置は、型に外力または変位を与え、型に形成されているパターン部の形状を補正する型変形機構と、パターンを形成すべき基板上のパターン形成領域に予め存在する基板側パターンに温度分布を形成し、基板側パターンの形状を補正する基板変形機構と、基板変形機構により基板側パターンの形状を補正（Ｓ１０６）させた後に、基板側パターン上に塗布された樹脂とパターン部とを押し付けた状態（Ｓ１０８）にて、型変形機構によりパターン部の形状を補正（Ｓ１０９）させることで、パターン部の形状と基板側パターンの形状とを合わせる制御を実行する制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント装置およびインプリント方法、ならびにそれを用いた物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加え、基板上の未硬化樹脂を型（モールド）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の１つとして、光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板（ウエハ）上のインプリント領域であるショットに紫外線硬化樹脂（インプリント材、光硬化性樹脂）を塗布する。次に、この樹脂（未硬化樹脂）を型により成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで引き離すことにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。
【０００３】
ここで、インプリント処理が施される基板は、一連のデバイス製造工程において、例えばスパッタリングなどの成膜工程での加熱処理を経ることで、基板全体が拡大または縮小し、平面内で直交する２軸方向でパターンの形状（サイズ）が変化する場合がある。したがって、インプリント装置では、型と基板上の樹脂とを押し付けるに際し、基板上に形成されているパターンの形状と型に形成されているパターン部の形状とを合わせる必要がある。このような形状補正（倍率補正）は、従来の露光装置であれば、基板の倍率に合わせて投影光学系の縮小倍率を変更したり、基板ステージの走査速度を変更したりすることで露光処理時の各ショットサイズを変化させて対応可能である。しかしながら、インプリント装置では、投影光学系がなく、また型と基板上の樹脂とが直接接触するため、このような補正を実施することが難しい。そこで、インプリント装置では、型の側面から外力を与えたり、型を加熱して膨張させたりすることで、型を物理的に変形させる形状補正機構（倍率補正機構）を採用している。
【０００４】
例えば、このインプリント装置を３２ｎｍハーフピッチ程度の半導体デバイスの製造工程に適用する場合を考える。このとき、ＩＴＲＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）によれば、重ね合わせ精度は、６．４ｎｍとなる。したがって、これに対応するためには、形状補正も数ｎｍ以下の精度で実施する必要がある。その一方で、インプリント装置に用いられる型（パターン部）も、以下のような原因で歪曲が発生する可能性がある。例えば、型は、製作時にはパターン面が上向きであるのに対し、使用時（押し付け時）にはパターン面が下向きとなる。したがって、使用時には重力の影響などによりパターン部が変形する可能性がある。また、パターン部は、一般に電子ビームなどを用いる描画装置により形成されるが、この形成の際にも、描画装置の光学系の歪曲収差などに起因して歪曲が生じる可能性がある。さらに、パターン部が歪曲なしで製作できたとしても、予め基板上に形成されていたパターンに歪曲が生じていれば、重ね合わせ精度に影響が出る。そこで、このような型の歪曲（変形）に対して、型の形状ではなく、基板の形状を補正することで、重ね合わせ精度を改善させるものがある。特許文献１は、インプリント装置と同様に１対１の転写を行うＸ線露光装置に適用され、基板全体を加熱し、熱変形した基板をチャックにより保持することで、基板の形状を一括して補正する倍率補正装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３９４１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のように、従来の倍率補正機構より型を物理的に変形させるだけでは、数ｎｍ以下の重ね合わせ精度を達成する上で必要となる、弓形、樽形、または糸巻形などに代表される高次の変形成分を形状補正するのは難しい。また、特許文献１に示す倍率補正装置のように、基板全体の形状を一括して補正することも、より高次の変形成分には対応しきれない。そこで、高次の変形成分に対しても、微調整が可能で、さらには高スループットを実現できるような形状補正が望まれる。
【０００７】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、インプリント処理時の重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、型に外力または変位を与え、型に形成されているパターン部の形状を補正する型変形機構と、パターンを形成すべき基板上のパターン形成領域に予め存在する基板側パターンに温度分布を形成し、基板側パターンの形状を補正する基板変形機構と、基板変形機構により基板側パターンの形状を補正させた後に、基板側パターン上に塗布された樹脂とパターン部とを押し付けた状態にて、型変形機構によりパターン部の形状を補正させることで、パターン部の形状と基板側パターンの形状とを合わせる制御を実行する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インプリント処理時の重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。
【図２】一実施形態に係るインプリント処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】補正前および補正後の基板側パターンの形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１２】
まず、本発明の一実施形態に係るインプリント装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るインプリント装置１の構成を示す概略図である。こ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、被処理基板であるウエハ上（基板上）の未硬化樹脂をモールド（型）で成形し、ウエハ上に樹脂のパターンを形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用したインプリント装置とする。また、以下の図においては、ウエハ上の樹脂に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。インプリント装置１は、まず、光照射部２と、モールド保持機構３と、ウエハステージ４と、塗布部５と、ウエハ加熱機構６と、制御部７とを備える。
【００１３】
光照射部２は、インプリント処理の際に、モールド８に対して紫外線９を照射する。この光照射部２は、不図示であるが、光源と、この光源から照射された紫外線９をインプリントに適切な光に調整するための光学素子とを含む。なお、本実施形態では光硬化法を採用するために光照射部２を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、光照射部２に換えて、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱源部を設置することとなる。
【００１４】
モールド８は、外周形状が矩形であり、ウエハ１１に対する面に３次元状に形成されたパターン部（例えば、回路パターンなどの転写すべき凹凸パターン）８ａを含む。また、モールド８の材質は、石英など紫外線９を透過させることが可能な材料である。さらに、モールド８は、紫外線９が照射される面に、モールド８の変形を容易とするためのキャビティ（凹部）８ｂを有する形状としてもよい。このキャビティ８ｂは、円形の平面形状を有し、厚み（深さ）は、モールド８の大きさや材質により適宜設定される。また、後述するモールド保持機構３内の開口領域１７に、この開口領域１７の一部とキャビティ８ｂとで囲まれる空間１２を密閉空間とする光透過部材１３を設置し、不図示の圧力調整装置により空間１２内の圧力を制御する構成もあり得る。例えば、モールド８とウエハ１１上の樹脂１４との押し付けに際し、圧力調整装置により空間１２内の圧力をその外部よりも高く設定することで、パターン部８ａは、ウエハ１１に向かい凸形に撓み、樹脂１４に対してパターン部８ａの中心部から接触する。これにより、パターン部８ａと樹脂１４との間に気体（空気）が閉じ込められるのを抑え、パターン部８ａの凹凸部に樹脂１４を隅々まで充填させることができる。
【００１５】
モールド保持機構３は、まず、真空吸着力や静電力によりモールド８を引き付けて保持するモールドチャック１５と、このモールドチャック１５を保持し、モールド８（モールドチャック１５）を移動させるモールド駆動機構１６とを有する。モールドチャック１５およびモールド駆動機構１６は、光照射部２の光源から照射された紫外線９がウエハ１１に向けて照射されるように、中心部（内側）に開口領域１７を有する。さらに、モールド保持機構３は、モールドチャック１５におけるモールド８の保持側に、モールド８の側面に外力または変位を与えることによりモールド８（パターン部８ａ）の形状を補正する倍率補正機構（型変形機構）１８を有する。この倍率補正機構１８は、モールド８の形状を変形させることで、ウエハ１１上に予め形成されている基板側パターンの形状に対してモールド８に形成されているパターン部８ａの形状を合わせることができる。
【００１６】
モールド駆動機構１６は、モールド８とウエハ１１上の樹脂１４との押し付け、または引き離しを選択的に行うようにモールド８をＺ軸方向に移動させる。このモールド駆動機構１６に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータまたはエアシリンダがある。また、モールド８の高精度な位置決めに対応するために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向、またはθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置調整機能や、モールド８の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。なお、インプリント装置１における押し付けおよび引き離し動作は、上述のようにモールド８をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、ウエハステージ４をＺ軸方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させてもよい。
【００１７】
ウエハ１１は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、この被処理面には、モールド８に形成されたパターン部８ａにより成形される紫外線硬化樹脂（以下「樹脂」という）１４が塗布される。
【００１８】
ウエハステージ４は、ウエハ１１を保持し、モールド８とウエハ１１上の樹脂１４との押し付けに際し、モールド８と樹脂１４との位置合わせを実施する。このウエハステージ４は、ウエハ１１を、吸着力により保持するウエハチャック（基板保持部）１９と、このウエハチャック１９を機械的手段により保持し、ＸＹ平面内で移動可能とするステージ駆動機構２０とを有する。特に、本実施形態のウエハチャック１９は、不図示であるが、ウエハ１１の裏面を複数の領域で吸着保持可能とする複数の吸着部を備える。これらの吸着部は、それぞれ上記とは別の圧力調整装置に接続されている。この圧力調整装置は、ウエハ１１と吸着部との間の圧力を減圧するよう調整し吸着力を発生させることでウエハ１１をチャック面上に保持しつつ、さらに、各吸着部にてそれぞれ独立して圧力値（吸着力）を変更可能とする。なお、吸着部の分割数（設置数）は、特に限定するものではなく、任意の数でよい。また、ウエハチャック１９は、その表面上にモールド８をアライメントする際に利用する基準マーク２１を有する。ステージ駆動機構２０は、アクチュエータとして、例えばリニアモータを採用し得る。ステージ駆動機構２０も、Ｘ軸およびＹ軸の各方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、ウエハ１１のθ方向の位置調整機能、またはウエハ１１の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。
【００１９】
塗布部５は、ウエハ１１上に樹脂（未硬化樹脂）１４を塗布する。ここで、この樹脂１４は、紫外線９を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性樹脂（インプリント材）であり、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。また、塗布部５の吐出ノズルから吐出される樹脂１４の量も、ウエハ１１上に形成される樹脂１４の所望の厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。
【００２０】
ウエハ加熱機構（基板変形機構）６は、ウエハステージ４上に載置されたウエハ１１の形状、具体的には、インプリント装置１に搬入されたウエハ１１上に予め形成されているパターン（基板側パターン）の形状を補正するために、ウエハ１１を加熱する。このウエハ加熱機構６としては、例えば、図１に示すように、光照射部２と同様にモールド８を透過してウエハ１１に向けて光を照射することでウエハ１１を加熱する加熱用光源を採用し得る。この加熱用光源が照射する光は、赤外線など、ウエハ１１に吸収され、光硬化性を有する樹脂が感光（硬化）しない特定の波長帯域に波長が存在する光である。また、この場合のウエハ加熱機構６は、加熱用光源に加えて、不図示であるが、加熱用光源から照射された光をインプリントに適切な光に調整するための複数の光学素子を含み得る。この加熱用光源を用いる他に、ウエハ加熱機構６としては、例えば、ウエハチャック１９などに直接ウエハ１１を加熱するヒータを設置する構成もあり得る。
【００２１】
制御部７は、インプリント装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部７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１の各構成要素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構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部７は、少なくともウエハ加熱機構６の動作を制御する。なお、制御部７は、インプリント装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、インプリント装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。
【００２２】
また、インプリント装置１は、開口領域１７内にアライメント計測系２２を備える。このアライメント計測系２２は、例えばウエハアライメントとして、ウエハ１１上に形成されたアライメントマークと、モールド８に形成されたアライメントマークとのＸ軸およびＹ軸の各方向への位置ずれを計測する。また、インプリント装置１は、ウエハステージ４を載置するベース定盤２４と、モールド保持機構３を固定するブリッジ定盤２５と、ベース定盤２４から延設され、ブリッジ定盤２５を支持するための支柱２６とを備える。さらに、インプリント装置１は、共に不図示であるが、モールド８を装置外部からモールド保持機構３へ搬送するモールド搬送機構と、ウエハ１１を装置外部からウエハステージ４へ搬送する基板搬送機構とを備える。
【００２３】
次に、インプリント装置１によるインプリント処理について説明する。図２は、インプリント装置１にて、複数枚のウエハ１１に対して同一のモールド８を用い、ウエハ１１上に存在する複数の基板側パターンをパターン形成領域（ショット）としてインプリント処理する際の動作シーケンスを示すフローチャートである。まず、制御部７は、動作シーケンスを開始すると、モールド搬送機構により、モールド８をモールドチャック１５に搭載させる（ステップＳ１００）。次に、制御部７は、アライメント計測系２２により、ウエハステージ４上の基準マーク２１を参照して、モールド８に形成されているパターン部８ａの形状を計測させる（ステップＳ１０１）。次に、制御部７は、基板搬送機構により、今回のインプリント処理の処理対象となるウエハ１１をウエハチャック１９に載置させる（ステップＳ１０２）。次に、制御部７は、アライメント計測系２２により、ウエハ１１上に存在する基板側パターンの形状を計測させる（ステップＳ１０３）。次に、制御部７は、ウエハステージ４により、被処理面となるウエハ１１上の基板側パターン面を塗布部５の塗布位置まで移動させた後に、塗布工程として、塗布部５により樹脂１４を塗布させる（ステップＳ１０４）。その後、制御部７は、ウエハステージ４により、樹脂１４が塗布されたウエハ１１を、モールド８との押し付け位置まで移動させる。次に、制御部７は、ウエハチャック１９に設置された複数の吸着部のうち、被処理対象である樹脂１４が塗布された基板側パターンの反対側の裏面付近に配置されている吸着部の吸着圧を停止または低下させることで部分的に吸着を解放させる（ステップＳ１０５）。次に、制御部７は、基板補正工程として、ステップＳ１０１およびＳ１０３にて得られた両パターン形状の計測結果に基づいて、ウエハ加熱機構６によりウエハ１１を加熱し、基板側パターンに温度分布を与える。これにより、制御部７は、基板側パターンの形状を所望の形状に熱的に補正させる（ステップＳ１０６）。
【００２４】
ここで、ステップＳ１０６において、制御部７が、基板側パターンに与える温度分布を決定する方法については、例えば以下の２通りがある。第１の方法は、予めウエハ１１上の基板側パターンの形状を計測しておき、この基板側パターンの実際の形状と所望の形状との差分に基づいて補正に必要な温度分布を算出する方法である。一方、第２の方法は、まず、インプリント装置１にて、実際に基板側パターン上の樹脂１４とモールド８とを押し付けることで、基板側パターン上に樹脂１４のパターンを形成（転写）する。この樹脂１４のパターンが形成された基板側パターンを、別途準備された重ね合わせ検査装置により計測させ、この計測結果をフィードバックすることで補正に必要な温度分布を算出する方法である。なお、図２に示す流れの例では、ステップＳ１０２でのウエハ１１の載置後に、ステップＳ１０５でのウエハチャック１９による解放と、ステップＳ１０６での基板側パターンの形状補正とを実施するものとしている。これに対して、例えば、予め基板側パターンの形状を計測し、ウエハ１１上の各ショットに対応する各基板側パターンに温度分布を与えた後に、ウエハ１１をウエハチャック１９へ載置させる方法もあり得る。この場合、ステップＳ１０５から後述のウエハ１１の再吸着（ステップＳ１０７）までの動作シーケンスは省略される。
【００２５】
図３は、ウエハ１１上に存在する複数の基板側パターン３０の形状を示す概略平面図であり、特に、図３（ａ）では、温度分布を与える前の形状を示し、図３（ｂ）では、温度分布を与えた後の形状を示している。また、図３（ａ）に示す例では、基板側パターン３０は、台形成分を持って変形しているものとする。このような変形成分を有する形状の基板側パターン３０に対して、ウエハ１１の全体で一様な温度勾配となる温度分布を与えても、基板側パターン３０ごとの形状を適切に補正することは難しい。これに対して、ウエハ加熱機構６は、ウエハ１１上に存在する基板側パターン３０のそれぞれに対応した温度分布を与えるので、図３（ｂ）に示すように全ての基板側パターン３０の形状を適切に補正することができる。
【００２６】
なお、ウエハチャック１９上に載置（搬入）されるウエハ１１上の基板側パターンの変形成分は、図３（ａ）に示すように全て同じ台形成分であるとは限られず、実際には基板側パターンごとに異なる変形成分を持つ場合もある。この場合、制御部７は、ウエハ１１をウエハチャック１９に載置する前に計測した基板側パターンの形状に基づいて導出された変形成分を、全ての基板側パターンに共通する変形成分と、基板側パターンごとにそれぞれ独立した変形成分とに分けて認識する。次に、制御部７は、まず、共通する変形成分を補正するための温度分布を、ウエハ１１をウエハチャック１９へ搭載する前に、ウエハ加熱機構６により基板側パターンに与えることで形状を補正させる。一方、制御部７は、独立した変形成分を補正するための温度分布を、ウエハ１１をウエハチャック１９へ搭載した後である例えばステップＳ１０６にて、ウエハ加熱機構６により基板側パターンに与えることで形状を補正させる。このように、基板側パターンの変形成分により、熱的に補正するタイミングを異ならせることで、例えばステップＳ１０６にて与える温度分布の入熱量を可能な限り小さくすることができるので、インプリント装置１によるスループットの低下を抑えることができる。また、図２に示す流れの例では、塗布工程であるステップＳ１０４は、基板側パターンを熱的に補正するステップＳ１０６の前に実施されるものとしているが、ステップＳ１０６の後に実施されるものとしてもよい。この場合、ウエハ加熱機構６としての加熱用光源は、上記のように赤外線などではなく、紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線を照射するものであってもよい。したがって、例えば、ウエハ１１を熱変形させ得る波長の光と、樹脂１４を硬化させ得る波長の光と合わせることで、ウエハ加熱機構６の加熱用光源を、光照射部２の光源と併用させることができる。これにより、インプリント装置１の構成を簡略化させることができ、低コスト化を可能にする。
【００２７】
図２に戻り、次に、制御部７は、ステップＳ１０５にて吸着を解放していたウエハチャック１９の吸着部に対し、ウエハ１１を再吸着させる（ステップＳ１０７）。ここで、このステップＳ１０７にてウエハチャック１９がウエハ１１を吸着保持することにより、ウエハ加熱機構６による加熱を停止させても、基板側パターンの補正後の形状を維持することができる。しかしながら、ウエハチャック１９が、ウエハ１１の基板側パターンが形成されている表面とは反対の裏面を吸着し続けていても、加熱の停止によりウエハ１１の温度が次第に環境温度に戻るため、基板側パターンも再度変形してしまうこともあり得る。そこで、ステップＳ１０６における基板側パターンの形状補正では、制御部７は、ウエハ１１が初期温度に戻ることにより生じ得る変形をも考慮した上で、ウエハ加熱機構６により基板側パターンを加熱させることが望ましい。次に、制御部７は、押型工程として、モールド駆動機構１６を動作させ、モールド８と基板側パターン上に塗布された樹脂１４とを押し付ける（ステップＳ１０８）。
【００２８】
次に、制御部７は、型補正工程として、ステップＳ１０１およびＳ１０３にて得られた両パターン形状の計測結果と、ステップＳ１０６での熱的補正時の補正量とに基づいて、倍率補正機構１８により、モールド８に対して変形量を与える（ステップＳ１０９）。これにより、制御部７は、モールド８の形状を所望の形状に機械的に補正させる。図２に示す流れの例では、このように、ステップＳ１０９でのモールド８（パターン部８ａ）の形状の機械的補正と、上記ステップＳ１０６での基板側パターンの形状の熱的補正とを組み合わせることで、両パターンの形状を合わせるものとしている。ここで、モールド８やウエハ１１の材料として一般的に用いられる単結晶シリコンや石英などのポアソン比は、０．１〜０．２程度である。すなわち、このようなポアソン比が正となる物質は、ある軸方向に圧縮する変形をさせると、その軸に直交する方向には、膨張する変形が生じる。したがって、倍率補正機構１８によるモールド８の形状の機械的補正のみでは、倍率成分（偏倍成分）の補正には有効であるが、部分的に等方的な変形となる台形成分の補正などを行うことが難しい。一方、上記単結晶シリコンや石英などの物質は、熱を与えられることで等方的な変形をする。したがって、ウエハ加熱機構６による基板側パターンの形状の熱的補正のみでは、Ｘ軸およびＹ軸の等倍変形などには有効であるが、例えばＸ軸方向のみの変形などの偏倍成分に対する補正を行うことが難しい。このように、モールド８の形状の機械的補正と、基板側パターンの形状の熱的補正とのどちらか一方の補正のみでは、補正することが難しい変形成分がある。これに対して、本実施形態では、上記のとおり、これら両方の補正を組み合わせることで、より高次な（複雑な）形状の補正を実施することができる。この高次な形状としては、上記台形成分の他に、例えば弓形、樽形、または糸巻形などの変形成分を有する形状などがある。なお、制御部７は、モールド８に与える変形量を算出するに際し、基板側パターン上の樹脂１４とパターン部８ａとを押しつけた状態にて、アライメント計測系２２により基板側パターンの形状とパターン部８ａの形状とを計測させてもよい。この場合、制御部７は、計測された両パターンの形状に基づいて、基板側パターンの形状とパターン部８ａの形状とのずれ量を算出し、このずれ量を参照して実時間でモールド８に与える変形量にフィードバックさせる。これにより、さらに重ね合わせ精度を向上させることができる。
【００２９】
さらに、図２に示す流れの例では、このステップＳ１０９でのモールド８の形状の機械的補正と、ステップＳ１０６での基板側パターンの形状の熱的補正との間に、ステップＳ１０８として押型工程を実施するものとしている。これにより、ステップＳ１０８からＳ１０９に移行する際のウエハ１１の温度は、初期温度に戻り、定常状態にあると考えられる。ここで、例えば、押型工程を実施した後に、ステップＳ１０５からステップＳ１０７までの工程を実施すると、ステップＳ１０９にてモールド８の形状を補正する際には、ウエハ１１の温度が定常状態になるまで一旦待機させる必要がある。すなわち、この場合、インプリント装置１としてスループットが低下する可能性がある。また、押型工程を実施した後では、モールド８とウエハ１１とが樹脂１４を介して接触しているため、基板側パターンに与えられた熱は、熱伝導によりモールド８へと伝わり、結果的にモールド８とウエハ１１とが共に再変形する可能性もある。このような再変形が生じると、基板側パターンの形状の熱的補正時には、モールド８とウエハ１１との線膨脹係数の差分のみの効果しか得られないこととなり、また必要となる熱量が多くなるため効率の点で望ましくない。これに対して、本実施形態では、上記のとおり、モールド８の形状の機械的補正と基板側パターンの形状の熱的補正との間に押型工程を実施することで、スループットへの影響やモールド８およびウエハ１１の再変形を抑止することができる。
【００３０】
次に、制御部７は、ステップＳ１０９でのモールド８の形状補正後、アライメント計測系２２により、基板側パターンとモールド８に形成されているパターン部８ａとのアライメント処理を実行する（ステップＳ１１０）。次に、制御部７は、ステップＳ１１０でのアライメント結果に基づいて、アライメント精度が許容範囲内にあるかどうかの判定を実行する（ステップＳ１１１）。ここで、制御部７は、アライメント精度が許容範囲内にないと判定した場合には（ＮＯ）、ステップＳ１０９に戻り、再びモールド８の形状補正を実施させる。一方、制御部７は、アライメント精度が許容範囲内にあると判定した場合には（ＹＥＳ）、次のステップＳ１１２へ移行する。次に、制御部７は、硬化工程として、光照射部２により紫外線９を照射させることで樹脂１４を硬化させる（ステップＳ１１２）。次に、制御部７は、離型工程として、モールド駆動機構１６を動作させ、モールド８と基板側パターン上の硬化した樹脂１４とを引き離す（ステップＳ１１３）。
【００３１】
次に、制御部７は、引き続き、同一ウエハ１１上にて樹脂１４のパターンを形成すべきショットがあるかどうかを判定する（ステップＳ１１４）。ここで、制御部７は、パターンを形成すべきショットがあると判定した場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に戻る。一方、制御部７は、パターンを形成すべきショットがないと判定した場合には（ＮＯ）、次のステップＳ１１５に移行する。次に、制御部７は、基板搬送機構により、ウエハチャック１９上に載置されているインプリント処理済みのウエハ１１を回収させる（ステップＳ１１５）。次に、制御部７は、引き続き、同様のインプリント処理を実施すべきウエハがあるかどうかを判定する（ステップＳ１１６）。ここで、制御部７は、インプリント処理を実施すべきウエハがあると判定した場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に戻る。一方、制御部７は、インプリント処理を実施すべきウエハがないと判定した場合には（ＮＯ）、次のステップＳ１１７に移行する。そして、制御部７は、モールド搬送機構により、モールドチャック１５に保持されているモールド８を回収させ（ステップＳ１１７）、全ステップを終了する。このように、樹脂１４のパターンが形成される基板側パターンと、モールド８のパターン部８ａとの形状に変形が生じていても、本実施形態のインプリント装置１では、これらを上記のように形状補正することで、両パターンの形状を精度良く合わせることができる。したがって、基板側パターンに対し、その表面上に形成される樹脂１４のパターンは、精度良く重ね合わされることとなる。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、インプリント処理時の重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置１を提供することができる。
【００３３】
（物品の製造方法）
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含み得る。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含み得る。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。
【００３４】
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および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１ インプリント装置
６ ウエハ加熱機構
７ 制御部
８ モールド
８ａ パターン部
１１ ウエハ
１４ 樹脂
１８ 倍率補正機構
３０ 基板側パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント装置およびインプリント方法、ならびにそれを用いた物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加え、基板上の未硬化樹脂を型（モールド）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の１つとして、光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板（ウエハ）上のインプリント領域であるショットに紫外線硬化樹脂（インプリント材、光硬化性樹脂）を塗布する。次に、この樹脂（未硬化樹脂）を型により成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで引き離すことにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。
【０００３】
ここで、インプリント処理が施される基板は、一連のデバイス製造工程において、例えばスパッタリングなどの成膜工程での加熱処理を経ることで、基板全体が拡大または縮小し、平面内で直交する２軸方向でパターンの形状（サイズ）が変化する場合がある。したがって、インプリント装置では、型と基板上の樹脂とを押し付けるに際し、基板上に形成されているパターンの形状と型に形成されているパターン部の形状とを合わせる必要がある。このような形状補正（倍率補正）は、従来の露光装置であれば、基板の倍率に合わせて投影光学系の縮小倍率を変更したり、基板ステージの走査速度を変更したりすることで露光処理時の各ショットサイズを変化させて対応可能である。しかしながら、インプリント装置では、投影光学系がなく、また型と基板上の樹脂とが直接接触するため、このような補正を実施することが難しい。そこで、インプリント装置では、型の側面から外力を与えたり、型を加熱して膨張させたりすることで、型を物理的に変形させる形状補正機構（倍率補正機構）を採用している。
【０００４】
例えば、このインプリント装置を３２ｎｍハーフピッチ程度の半導体デバイスの製造工程に適用する場合を考える。このとき、ＩＴＲＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）によれば、重ね合わせ精度は、６．４ｎｍとなる。したがって、これに対応するためには、形状補正も数ｎｍ以下の精度で実施する必要がある。その一方で、インプリント装置に用いられる型（パターン部）も、以下のような原因で歪曲が発生する可能性がある。例えば、型は、製作時にはパターン面が上向きであるのに対し、使用時（押し付け時）にはパターン面が下向きとなる。したがって、使用時には重力の影響などによりパターン部が変形する可能性がある。また、パターン部は、一般に電子ビームなどを用いる描画装置により形成されるが、この形成の際にも、描画装置の光学系の歪曲収差などに起因して歪曲が生じる可能性がある。さらに、パターン部が歪曲なしで製作できたとしても、予め基板上に形成されていたパターンに歪曲が生じていれば、重ね合わせ精度に影響が出る。そこで、このような型の歪曲（変形）に対して、型の形状ではなく、基板の形状を補正することで、重ね合わせ精度を改善させるものがある。特許文献１は、インプリント装置と同様に１対１の転写を行うＸ線露光装置に適用され、基板全体を加熱し、熱変形した基板をチャックにより保持することで、基板の形状を一括して補正する倍率補正装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３９４１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のように、従来の倍率補正機構より型を物理的に変形させるだけでは、数ｎｍ以下の重ね合わせ精度を達成する上で必要となる、弓形、樽形、または糸巻形などに代表される高次の変形成分を形状補正するのは難しい。また、特許文献１に示す倍率補正装置のように、基板全体の形状を一括して補正することも、より高次の変形成分には対応しきれない。そこで、高次の変形成分に対しても、微調整が可能で、さらには高スループットを実現できるような形状補正が望まれる。
【０００７】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、インプリント処理時の重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、型に外力または変位を与え、型に形成されているパターン部の形状を補正する型変形機構と、パターンを形成すべき基板上のパターン形成領域に予め存在する基板側パターンに温度分布を形成し、基板側パターンの形状を補正する基板変形機構と、基板変形機構により基板側パターンの形状を補正させた後に、基板側パターン上に塗布された樹脂とパターン部とを押し付けた状態にて、型変形機構によりパターン部の形状を補正させることで、パターン部の形状と基板側パターンの形状とを合わせる制御を実行する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インプリント処理時の重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。
【図２】一実施形態に係るインプリント処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】補正前および補正後の基板側パターンの形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１２】
まず、本発明の一実施形態に係るインプリント装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るインプリント装置１の構成を示す概略図である。こ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、被処理基板であるウエハ上（基板上）の未硬化樹脂をモールド（型）で成形し、ウエハ上に樹脂のパターンを形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用したインプリント装置とする。また、以下の図においては、ウエハ上の樹脂に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。インプリント装置１は、まず、光照射部２と、モールド保持機構３と、ウエハステージ４と、塗布部５と、ウエハ加熱機構６と、制御部７とを備える。
【００１３】
光照射部２は、インプリント処理の際に、モールド８に対して紫外線９を照射する。この光照射部２は、不図示であるが、光源と、この光源から照射された紫外線９をインプリントに適切な光に調整するための光学素子とを含む。なお、本実施形態では光硬化法を採用するために光照射部２を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、光照射部２に換えて、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱源部を設置することとなる。
【００１４】
モールド８は、外周形状が矩形であり、ウエハ１１に対する面に３次元状に形成されたパターン部（例えば、回路パターンなどの転写すべき凹凸パターン）８ａを含む。また、モールド８の材質は、石英など紫外線９を透過させることが可能な材料である。さらに、モールド８は、紫外線９が照射される面に、モールド８の変形を容易とするためのキャビティ（凹部）８ｂを有する形状としてもよい。このキャビティ８ｂは、円形の平面形状を有し、厚み（深さ）は、モールド８の大きさや材質により適宜設定される。また、後述するモールド保持機構３内の開口領域１７に、この開口領域１７の一部とキャビティ８ｂとで囲まれる空間１２を密閉空間とする光透過部材１３を設置し、不図示の圧力調整装置により空間１２内の圧力を制御する構成もあり得る。例えば、モールド８とウエハ１１上の樹脂１４との押し付けに際し、圧力調整装置により空間１２内の圧力をその外部よりも高く設定することで、パターン部８ａは、ウエハ１１に向かい凸形に撓み、樹脂１４に対してパターン部８ａの中心部から接触する。これにより、パターン部８ａと樹脂１４との間に気体（空気）が閉じ込められるのを抑え、パターン部８ａの凹凸部に樹脂１４を隅々まで充填させることができる。
【００１５】
モールド保持機構３は、まず、真空吸着力や静電力によりモールド８を引き付けて保持するモールドチャック１５と、このモールドチャック１５を保持し、モールド８（モールドチャック１５）を移動させるモールド駆動機構１６とを有する。モールドチャック１５およびモールド駆動機構１６は、光照射部２の光源から照射された紫外線９がウエハ１１に向けて照射されるように、中心部（内側）に開口領域１７を有する。さらに、モールド保持機構３は、モールドチャック１５におけるモールド８の保持側に、モールド８の側面に外力または変位を与えることによりモールド８（パターン部８ａ）の形状を補正する倍率補正機構（型変形機構）１８を有する。この倍率補正機構１８は、モールド８の形状を変形させることで、ウエハ１１上に予め形成されている基板側パターンの形状に対してモールド８に形成されているパターン部８ａの形状を合わせることができる。
【００１６】
モールド駆動機構１６は、モールド８とウエハ１１上の樹脂１４との押し付け、または引き離しを選択的に行うようにモールド８をＺ軸方向に移動させる。このモールド駆動機構１６に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータまたはエアシリンダがある。また、モールド８の高精度な位置決めに対応するために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向、またはθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置調整機能や、モールド８の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。なお、インプリント装置１における押し付けおよび引き離し動作は、上述のようにモールド８をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、ウエハステージ４をＺ軸方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させてもよい。
【００１７】
ウエハ１１は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、この被処理面には、モールド８に形成されたパターン部８ａにより成形される紫外線硬化樹脂（以下「樹脂」という）１４が塗布される。
【００１８】
ウエハステージ４は、ウエハ１１を保持し、モールド８とウエハ１１上の樹脂１４との押し付けに際し、モールド８と樹脂１４との位置合わせを実施する。このウエハステージ４は、ウエハ１１を、吸着力により保持するウエハチャック（基板保持部）１９と、このウエハチャック１９を機械的手段により保持し、ＸＹ平面内で移動可能とするステージ駆動機構２０とを有する。特に、本実施形態のウエハチャック１９は、不図示であるが、ウエハ１１の裏面を複数の領域で吸着保持可能とする複数の吸着部を備える。これらの吸着部は、それぞれ上記とは別の圧力調整装置に接続されている。この圧力調整装置は、ウエハ１１と吸着部との間の圧力を減圧するよう調整し吸着力を発生させることでウエハ１１をチャック面上に保持しつつ、さらに、各吸着部にてそれぞれ独立して圧力値（吸着力）を変更可能とする。なお、吸着部の分割数（設置数）は、特に限定するものではなく、任意の数でよい。また、ウエハチャック１９は、その表面上にモールド８をアライメントする際に利用する基準マーク２１を有する。ステージ駆動機構２０は、アクチュエータとして、例えばリニアモータを採用し得る。ステージ駆動機構２０も、Ｘ軸およびＹ軸の各方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、ウエハ１１のθ方向の位置調整機能、またはウエハ１１の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。
【００１９】
塗布部５は、ウエハ１１上に樹脂（未硬化樹脂）１４を塗布する。ここで、この樹脂１４は、紫外線９を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性樹脂（インプリント材）であり、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。また、塗布部５の吐出ノズルから吐出される樹脂１４の量も、ウエハ１１上に形成される樹脂１４の所望の厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。
【００２０】
ウエハ加熱機構（基板変形機構）６は、ウエハステージ４上に載置されたウエハ１１の形状、具体的には、インプリント装置１に搬入されたウエハ１１上に予め形成されているパターン（基板側パターン）の形状を補正するために、ウエハ１１を加熱する。このウエハ加熱機構６としては、例えば、図１に示すように、光照射部２と同様にモールド８を透過してウエハ１１に向けて光を照射することでウエハ１１を加熱する加熱用光源を採用し得る。この加熱用光源が照射する光は、赤外線など、ウエハ１１に吸収され、光硬化性を有する樹脂が感光（硬化）しない特定の波長帯域に波長が存在する光である。また、この場合のウエハ加熱機構６は、加熱用光源に加えて、不図示であるが、加熱用光源から照射された光をインプリントに適切な光に調整するための複数の光学素子を含み得る。この加熱用光源を用いる他に、ウエハ加熱機構６としては、例えば、ウエハチャック１９などに直接ウエハ１１を加熱するヒータを設置する構成もあり得る。
【００２１】
制御部７は、インプリント装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部７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１の各構成要素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構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部７は、少なくともウエハ加熱機構６の動作を制御する。なお、制御部７は、インプリント装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、インプリント装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。
【００２２】
また、インプリント装置１は、開口領域１７内にアライメント計測系２２を備える。このアライメント計測系２２は、例えばウエハアライメントとして、ウエハ１１上に形成されたアライメントマークと、モールド８に形成されたアライメントマークとのＸ軸およびＹ軸の各方向への位置ずれを計測する。また、インプリント装置１は、ウエハステージ４を載置するベース定盤２４と、モールド保持機構３を固定するブリッジ定盤２５と、ベース定盤２４から延設され、ブリッジ定盤２５を支持するための支柱２６とを備える。さらに、インプリント装置１は、共に不図示であるが、モールド８を装置外部からモールド保持機構３へ搬送するモールド搬送機構と、ウエハ１１を装置外部からウエハステージ４へ搬送する基板搬送機構とを備える。
【００２３】
次に、インプリント装置１によるインプリント処理について説明する。図２は、インプリント装置１にて、複数枚のウエハ１１に対して同一のモールド８を用い、ウエハ１１上に存在する複数の基板側パターンをパターン形成領域（ショット）としてインプリント処理する際の動作シーケンスを示すフローチャートである。まず、制御部７は、動作シーケンスを開始すると、モールド搬送機構により、モールド８をモールドチャック１５に搭載させる（ステップＳ１００）。次に、制御部７は、アライメント計測系２２により、ウエハステージ４上の基準マーク２１を参照して、モールド８に形成されているパターン部８ａの形状を計測させる（ステップＳ１０１）。次に、制御部７は、基板搬送機構により、今回のインプリント処理の処理対象となるウエハ１１をウエハチャック１９に載置させる（ステップＳ１０２）。次に、制御部７は、アライメント計測系２２により、ウエハ１１上に存在する基板側パターンの形状を計測させる（ステップＳ１０３）。次に、制御部７は、ウエハステージ４により、被処理面となるウエハ１１上の基板側パターン面を塗布部５の塗布位置まで移動させた後に、塗布工程として、塗布部５により樹脂１４を塗布させる（ステップＳ１０４）。その後、制御部７は、ウエハステージ４により、樹脂１４が塗布されたウエハ１１を、モールド８との押し付け位置まで移動させる。次に、制御部７は、ウエハチャック１９に設置された複数の吸着部のうち、被処理対象である樹脂１４が塗布された基板側パターンの反対側の裏面付近に配置されている吸着部の吸着圧を停止または低下させることで部分的に吸着を解放させる（ステップＳ１０５）。次に、制御部７は、基板補正工程として、ステップＳ１０１およびＳ１０３にて得られた両パターン形状の計測結果に基づいて、ウエハ加熱機構６によりウエハ１１を加熱し、基板側パターンに温度分布を与える。これにより、制御部７は、基板側パターンの形状を所望の形状に熱的に補正させる（ステップＳ１０６）。
【００２４】
ここで、ステップＳ１０６において、制御部７が、基板側パターンに与える温度分布を決定する方法については、例えば以下の２通りがある。第１の方法は、予めウエハ１１上の基板側パターンの形状を計測しておき、この基板側パターンの実際の形状と所望の形状との差分に基づいて補正に必要な温度分布を算出する方法である。一方、第２の方法は、まず、インプリント装置１にて、実際に基板側パターン上の樹脂１４とモールド８とを押し付けることで、基板側パターン上に樹脂１４のパターンを形成（転写）する。この樹脂１４のパターンが形成された基板側パターンを、別途準備された重ね合わせ検査装置により計測させ、この計測結果をフィードバックすることで補正に必要な温度分布を算出する方法である。なお、図２に示す流れの例では、ステップＳ１０２でのウエハ１１の載置後に、ステップＳ１０５でのウエハチャック１９による解放と、ステップＳ１０６での基板側パターンの形状補正とを実施するものとしている。これに対して、例えば、予め基板側パターンの形状を計測し、ウエハ１１上の各ショットに対応する各基板側パターンに温度分布を与えた後に、ウエハ１１をウエハチャック１９へ載置させる方法もあり得る。この場合、ステップＳ１０５から後述のウエハ１１の再吸着（ステップＳ１０７）までの動作シーケンスは省略される。
【００２５】
図３は、ウエハ１１上に存在する複数の基板側パターン３０の形状を示す概略平面図であり、特に、図３（ａ）では、温度分布を与える前の形状を示し、図３（ｂ）では、温度分布を与えた後の形状を示している。また、図３（ａ）に示す例では、基板側パターン３０は、台形成分を持って変形しているものとする。このような変形成分を有する形状の基板側パターン３０に対して、ウエハ１１の全体で一様な温度勾配となる温度分布を与えても、基板側パターン３０ごとの形状を適切に補正することは難しい。これに対して、ウエハ加熱機構６は、ウエハ１１上に存在する基板側パターン３０のそれぞれに対応した温度分布を与えるので、図３（ｂ）に示すように全ての基板側パターン３０の形状を適切に補正することができる。
【００２６】
なお、ウエハチャック１９上に載置（搬入）されるウエハ１１上の基板側パターンの変形成分は、図３（ａ）に示すように全て同じ台形成分であるとは限られず、実際には基板側パターンごとに異なる変形成分を持つ場合もある。この場合、制御部７は、ウエハ１１をウエハチャック１９に載置する前に計測した基板側パターンの形状に基づいて導出された変形成分を、全ての基板側パターンに共通する変形成分と、基板側パターンごとにそれぞれ独立した変形成分とに分けて認識する。次に、制御部７は、まず、共通する変形成分を補正するための温度分布を、ウエハ１１をウエハチャック１９へ搭載する前に、ウエハ加熱機構６により基板側パターンに与えることで形状を補正させる。一方、制御部７は、独立した変形成分を補正するための温度分布を、ウエハ１１をウエハチャック１９へ搭載した後である例えばステップＳ１０６にて、ウエハ加熱機構６により基板側パターンに与えることで形状を補正させる。このように、基板側パターンの変形成分により、熱的に補正するタイミングを異ならせることで、例えばステップＳ１０６にて与える温度分布の入熱量を可能な限り小さくすることができるので、インプリント装置１によるスループットの低下を抑えることができる。また、図２に示す流れの例では、塗布工程であるステップＳ１０４は、基板側パターンを熱的に補正するステップＳ１０６の前に実施されるものとしているが、ステップＳ１０６の後に実施されるものとしてもよい。この場合、ウエハ加熱機構６としての加熱用光源は、上記のように赤外線などではなく、紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線を照射するものであってもよい。したがって、例えば、ウエハ１１を熱変形させ得る波長の光と、樹脂１４を硬化させ得る波長の光と合わせることで、ウエハ加熱機構６の加熱用光源を、光照射部２の光源と併用させることができる。これにより、インプリント装置１の構成を簡略化させることができ、低コスト化を可能にする。
【００２７】
図２に戻り、次に、制御部７は、ステップＳ１０５にて吸着を解放していたウエハチャック１９の吸着部に対し、ウエハ１１を再吸着させる（ステップＳ１０７）。ここで、このステップＳ１０７にてウエハチャック１９がウエハ１１を吸着保持することにより、ウエハ加熱機構６による加熱を停止させても、基板側パターンの補正後の形状を維持することができる。しかしながら、ウエハチャック１９が、ウエハ１１の基板側パターンが形成されている表面とは反対の裏面を吸着し続けていても、加熱の停止によりウエハ１１の温度が次第に環境温度に戻るため、基板側パターンも再度変形してしまうこともあり得る。そこで、ステップＳ１０６における基板側パターンの形状補正では、制御部７は、ウエハ１１が初期温度に戻ることにより生じ得る変形をも考慮した上で、ウエハ加熱機構６により基板側パターンを加熱させることが望ましい。次に、制御部７は、押型工程として、モールド駆動機構１６を動作させ、モールド８と基板側パターン上に塗布された樹脂１４とを押し付ける（ステップＳ１０８）。
【００２８】
次に、制御部７は、型補正工程として、ステップＳ１０１およびＳ１０３にて得られた両パターン形状の計測結果と、ステップＳ１０６での熱的補正時の補正量とに基づいて、倍率補正機構１８により、モールド８に対して変形量を与える（ステップＳ１０９）。これにより、制御部７は、モールド８の形状を所望の形状に機械的に補正させる。図２に示す流れの例では、このように、ステップＳ１０９でのモールド８（パターン部８ａ）の形状の機械的補正と、上記ステップＳ１０６での基板側パターンの形状の熱的補正とを組み合わせることで、両パターンの形状を合わせるものとしている。ここで、モールド８やウエハ１１の材料として一般的に用いられる単結晶シリコンや石英などのポアソン比は、０．１〜０．２程度である。すなわち、このようなポアソン比が正となる物質は、ある軸方向に圧縮する変形をさせると、その軸に直交する方向には、膨張する変形が生じる。したがって、倍率補正機構１８によるモールド８の形状の機械的補正のみでは、倍率成分（偏倍成分）の補正には有効であるが、部分的に等方的な変形となる台形成分の補正などを行うことが難しい。一方、上記単結晶シリコンや石英などの物質は、熱を与えられることで等方的な変形をする。したがって、ウエハ加熱機構６による基板側パターンの形状の熱的補正のみでは、Ｘ軸およびＹ軸の等倍変形などには有効であるが、例えばＸ軸方向のみの変形などの偏倍成分に対する補正を行うことが難しい。このように、モールド８の形状の機械的補正と、基板側パターンの形状の熱的補正とのどちらか一方の補正のみでは、補正することが難しい変形成分がある。これに対して、本実施形態では、上記のとおり、これら両方の補正を組み合わせることで、より高次な（複雑な）形状の補正を実施することができる。この高次な形状としては、上記台形成分の他に、例えば弓形、樽形、または糸巻形などの変形成分を有する形状などがある。なお、制御部７は、モールド８に与える変形量を算出するに際し、基板側パターン上の樹脂１４とパターン部８ａとを押しつけた状態にて、アライメント計測系２２により基板側パターンの形状とパターン部８ａの形状とを計測させてもよい。この場合、制御部７は、計測された両パターンの形状に基づいて、基板側パターンの形状とパターン部８ａの形状とのずれ量を算出し、このずれ量を参照して実時間でモールド８に与える変形量にフィードバックさせる。これにより、さらに重ね合わせ精度を向上させることができる。
【００２９】
さらに、図２に示す流れの例では、このステップＳ１０９でのモールド８の形状の機械的補正と、ステップＳ１０６での基板側パターンの形状の熱的補正との間に、ステップＳ１０８として押型工程を実施するものとしている。これにより、ステップＳ１０８からＳ１０９に移行する際のウエハ１１の温度は、初期温度に戻り、定常状態にあると考えられる。ここで、例えば、押型工程を実施した後に、ステップＳ１０５からステップＳ１０７までの工程を実施すると、ステップＳ１０９にてモールド８の形状を補正する際には、ウエハ１１の温度が定常状態になるまで一旦待機させる必要がある。すなわち、この場合、インプリント装置１としてスループットが低下する可能性がある。また、押型工程を実施した後では、モールド８とウエハ１１とが樹脂１４を介して接触しているため、基板側パターンに与えられた熱は、熱伝導によりモールド８へと伝わり、結果的にモールド８とウエハ１１とが共に再変形する可能性もある。このような再変形が生じると、基板側パターンの形状の熱的補正時には、モールド８とウエハ１１との線膨脹係数の差分のみの効果しか得られないこととなり、また必要となる熱量が多くなるため効率の点で望ましくない。これに対して、本実施形態では、上記のとおり、モールド８の形状の機械的補正と基板側パターンの形状の熱的補正との間に押型工程を実施することで、スループットへの影響やモールド８およびウエハ１１の再変形を抑止することができる。
【００３０】
次に、制御部７は、ステップＳ１０９でのモールド８の形状補正後、アライメント計測系２２により、基板側パターンとモールド８に形成されているパターン部８ａとのアライメント処理を実行する（ステップＳ１１０）。次に、制御部７は、ステップＳ１１０でのアライメント結果に基づいて、アライメント精度が許容範囲内にあるかどうかの判定を実行する（ステップＳ１１１）。ここで、制御部７は、アライメント精度が許容範囲内にないと判定した場合には（ＮＯ）、ステップＳ１０９に戻り、再びモールド８の形状補正を実施させる。一方、制御部７は、アライメント精度が許容範囲内にあると判定した場合には（ＹＥＳ）、次のステップＳ１１２へ移行する。次に、制御部７は、硬化工程として、光照射部２により紫外線９を照射させることで樹脂１４を硬化させる（ステップＳ１１２）。次に、制御部７は、離型工程として、モールド駆動機構１６を動作させ、モールド８と基板側パターン上の硬化した樹脂１４とを引き離す（ステップＳ１１３）。
【００３１】
次に、制御部７は、引き続き、同一ウエハ１１上にて樹脂１４のパターンを形成すべきショットがあるかどうかを判定する（ステップＳ１１４）。ここで、制御部７は、パターンを形成すべきショットがあると判定した場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に戻る。一方、制御部７は、パターンを形成すべきショットがないと判定した場合には（ＮＯ）、次のステップＳ１１５に移行する。次に、制御部７は、基板搬送機構により、ウエハチャック１９上に載置されているインプリント処理済みのウエハ１１を回収させる（ステップＳ１１５）。次に、制御部７は、引き続き、同様のインプリント処理を実施すべきウエハがあるかどうかを判定する（ステップＳ１１６）。ここで、制御部７は、インプリント処理を実施すべきウエハがあると判定した場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に戻る。一方、制御部７は、インプリント処理を実施すべきウエハがないと判定した場合には（ＮＯ）、次のステップＳ１１７に移行する。そして、制御部７は、モールド搬送機構により、モールドチャック１５に保持されているモールド８を回収させ（ステップＳ１１７）、全ステップを終了する。このように、樹脂１４のパターンが形成される基板側パターンと、モールド８のパターン部８ａとの形状に変形が生じていても、本実施形態のインプリント装置１では、これらを上記のように形状補正することで、両パターンの形状を精度良く合わせることができる。したがって、基板側パターンに対し、その表面上に形成される樹脂１４のパターンは、精度良く重ね合わされることとなる。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、インプリント処理時の重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置１を提供することができる。
【００３３】
（物品の製造方法）
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含み得る。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含み得る。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。
【００３４】
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および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１ インプリント装置
６ ウエハ加熱機構
７ 制御部
８ モールド
８ａ パターン部
１１ ウエハ
１４ 樹脂
１８ 倍率補正機構
３０ 基板側パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、前記基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
前記型に外力または変位を与え、前記型に形成されているパターン部の形状を補正する型変形機構と、
前記パターンを形成すべき前記基板上のパターン形成領域に予め存在する基板側パターンに温度分布を形成し、前記基板側パターンの形状を補正する基板変形機構と、
前記基板変形機構により前記基板側パターンの形状を補正させた後に、前記基板側パターン上に塗布された前記樹脂と前記パターン部とを押し付けた状態にて、前記型変形機構により前記パターン部の形状を補正させることで、前記パターン部の形状と前記基板側パターンの形状とを合わせる制御を実行する制御部と、
を備えることを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記基板側パターンは、前記基板上の複数の前記パターン形成領域にそれぞれ存在し、
前記制御部は、前記基板変形機構による前記基板側パターンの形状の補正を、それぞれの前記基板側パターンごとに実施させ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。
【請求項３】
前記基板側パターンが形成されている表面とは反対側の前記基板の裏面を、それぞれ異なる領域で吸着保持する複数の吸着部を有する基板保持部を備え、
前記制御部は、前記複数の吸着部のうち、前記パターンを形成する処理対象である前記基板側パターンを含む領域に対する前記裏面を吸着保持する前記吸着部の吸着を解放した後に、前記基板変形機構により前記基板側パターンの形状を補正させ、吸着が解放されていた前記吸着部の吸着を実施させた後に、前記基板側パターン上に塗布された前記樹脂と前記パターン部とを押し付け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装置。
【請求項４】
前記基板を載置および保持する基板保持部を備え、
前記制御部は、前記複数の基板側パターンの変形成分を導出して、該変形成分のうち、前記複数の基板側パターンに共通する変形成分と、前記複数の基板側パターンごとにそれぞれ独立した変形成分とを分けて認識し、
前記複数の基板側パターンに共通する変形成分を、前記基板を前記基板保持部に載置させる前に補正させ、
前記複数の基板側パターンごとにそれぞれ独立した変形成分を、前記基板変形機構による前記基板側パターンの補正の際に補正させる、
ことを特徴とする請求項２または３に記載のインプリント装置。
【請求項５】
前記基板を載置および保持する基板保持部を備え、
前記制御部は、前記基板を前記基板保持部に載置させる前に、前記基板側パターンの形状を計測させ、計測された前記基板側パターンの形状と、前記パターン部の形状との差分に基づいて、前記基板変形機構により前記基板側パターンに与える前記温度分布を算出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装置。
【請求項６】
前記制御部は、一旦、前記基板側パターン上に塗布された前記樹脂と前記パターン部とを押し付けることで前記パターンを形成させ、該パターンが形成された前記基板側パターンの形状を計測した結果に基づいて、前記基板変形機構により前記基板側パターンに与える前記温度分布を算出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装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記パターン部の形状と前記基板側パターンの形状との計測結果と、前記基板変形機構による前記基板側パターンの形状の補正に必要とされた補正量とに基づいて、前記型変形機構により前記モールドに与える変形量を算出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装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記型に与える変形量を算出するに際し、前記基板側パターン上の前記樹脂と前記パターン部とを押しつけた状態で計測される、前記基板側パターンの形状と前記パターン部の形状とのずれ量を参照することを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記基板変形機構は、前記基板側パターンに光を照射させることで前記温度分布を形成する加熱用光源を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
前記樹脂は、特定の波長帯域の光を受光することで硬化する光硬化性樹脂であり、
前記加熱用光源は、前記光硬化性樹脂を硬化させるための前記光を照射する光源と併用されることを特徴とする請求項９に記載のインプリント装置。
【請求項１１】
前記基板変形機構は、前記基板を載置および保持する基板保持部に設置され、前記基板を加熱することで前記基板側パターンに前記温度分布を形成するヒータであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１２】
基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、前記基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント方法であって、
前記パターンを形成すべき前記基板上のパターン形成領域に予め存在する基板側パターンに温度分布を形成することで、前記基板側パターンの形状を補正する基板補正工程と、
前記基板補正工程の後に、前記基板側パターン上に塗布された前記樹脂と、前記型に形成されているパターン部とを押し付ける押型工程と、
前記押型工程の後に、前記型に外力または変位を与えることで、前記パターン部の形状を補正する型補正工程と、
を有することを特徴とするインプリント方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のインプリント装置、または請求項１２に記載のインプリント方法を用いて基板上に樹脂のパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンを形成された基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【請求項１】
基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、前記基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
前記型に外力または変位を与え、前記型に形成されているパターン部の形状を補正する型変形機構と、
前記パターンを形成すべき前記基板上のパターン形成領域に予め存在する基板側パターンに温度分布を形成し、前記基板側パターンの形状を補正する基板変形機構と、
前記基板変形機構により前記基板側パターンの形状を補正させた後に、前記基板側パターン上に塗布された前記樹脂と前記パターン部とを押し付けた状態にて、前記型変形機構により前記パターン部の形状を補正させることで、前記パターン部の形状と前記基板側パターンの形状とを合わせる制御を実行する制御部と、
を備えることを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記基板側パターンは、前記基板上の複数の前記パターン形成領域にそれぞれ存在し、
前記制御部は、前記基板変形機構による前記基板側パターンの形状の補正を、それぞれの前記基板側パターンごとに実施させ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。
【請求項３】
前記基板側パターンが形成されている表面とは反対側の前記基板の裏面を、それぞれ異なる領域で吸着保持する複数の吸着部を有する基板保持部を備え、
前記制御部は、前記複数の吸着部のうち、前記パターンを形成する処理対象である前記基板側パターンを含む領域に対する前記裏面を吸着保持する前記吸着部の吸着を解放した後に、前記基板変形機構により前記基板側パターンの形状を補正させ、吸着が解放されていた前記吸着部の吸着を実施させた後に、前記基板側パターン上に塗布された前記樹脂と前記パターン部とを押し付け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装置。
【請求項４】
前記基板を載置および保持する基板保持部を備え、
前記制御部は、前記複数の基板側パターンの変形成分を導出して、該変形成分のうち、前記複数の基板側パターンに共通する変形成分と、前記複数の基板側パターンごとにそれぞれ独立した変形成分とを分けて認識し、
前記複数の基板側パターンに共通する変形成分を、前記基板を前記基板保持部に載置させる前に補正させ、
前記複数の基板側パターンごとにそれぞれ独立した変形成分を、前記基板変形機構による前記基板側パターンの補正の際に補正させる、
ことを特徴とする請求項２または３に記載のインプリント装置。
【請求項５】
前記基板を載置および保持する基板保持部を備え、
前記制御部は、前記基板を前記基板保持部に載置させる前に、前記基板側パターンの形状を計測させ、計測された前記基板側パターンの形状と、前記パターン部の形状との差分に基づいて、前記基板変形機構により前記基板側パターンに与える前記温度分布を算出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装置。
【請求項６】
前記制御部は、一旦、前記基板側パターン上に塗布された前記樹脂と前記パターン部とを押し付けることで前記パターンを形成させ、該パターンが形成された前記基板側パターンの形状を計測した結果に基づいて、前記基板変形機構により前記基板側パターンに与える前記温度分布を算出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装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記パターン部の形状と前記基板側パターンの形状との計測結果と、前記基板変形機構による前記基板側パターンの形状の補正に必要とされた補正量とに基づいて、前記型変形機構により前記モールドに与える変形量を算出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装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記型に与える変形量を算出するに際し、前記基板側パターン上の前記樹脂と前記パターン部とを押しつけた状態で計測される、前記基板側パターンの形状と前記パターン部の形状とのずれ量を参照することを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記基板変形機構は、前記基板側パターンに光を照射させることで前記温度分布を形成する加熱用光源を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
前記樹脂は、特定の波長帯域の光を受光することで硬化する光硬化性樹脂であり、
前記加熱用光源は、前記光硬化性樹脂を硬化させるための前記光を照射する光源と併用されることを特徴とする請求項９に記載のインプリント装置。
【請求項１１】
前記基板変形機構は、前記基板を載置および保持する基板保持部に設置され、前記基板を加熱することで前記基板側パターンに前記温度分布を形成するヒータであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１２】
基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、前記基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント方法であって、
前記パターンを形成すべき前記基板上のパターン形成領域に予め存在する基板側パターンに温度分布を形成することで、前記基板側パターンの形状を補正する基板補正工程と、
前記基板補正工程の後に、前記基板側パターン上に塗布された前記樹脂と、前記型に形成されているパターン部とを押し付ける押型工程と、
前記押型工程の後に、前記型に外力または変位を与えることで、前記パターン部の形状を補正する型補正工程と、
を有することを特徴とするインプリント方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のインプリント装置、または請求項１２に記載のインプリント方法を用いて基板上に樹脂のパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンを形成された基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−９８２９１（Ｐ２０１３−９８２９１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８５８９（Ｐ２０１１−２３８５８９）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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