(57)【要約】【課題】  本発明は、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に応じたタイミングで光を照射することによって、型と基板の間にインプリント材を充填させ、インプリント材のはみ出し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。【解決手段】  本発明のインプリント装置は、パターン形成領域を有する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であって、前記基板上のインプリント材の前記型との接触状態を検出する検出部と、前記基板上に照射する照射光の強度分布を制御する光変調素子と、前記検出部の検出結果に基づき、前記光変調素子によって制御された強度分布の照射光を前記基板上に照射するタイミングを制御する制御部と、を有することを特徴とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成領域を有する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であって、
前記基板上のインプリント材の前記型との接触状態を検出する検出部と、
前記基板上に照射する照射光の強度分布を制御する光変調素子と、
前記検出部の検出結果に基づき、前記光変調素子によって制御された強度分布の照射光を前記基板上に照射するタイミングを制御する制御部と、を有することを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記検出部が前記インプリント材と前記型とが接触したことを検出することによって前記光変調素子によって制御された強度分布の照射光を前記基板上に照射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。
【請求項３】
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観察することができる観察部であ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。
【請求項４】
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ことで型と基板の相対位置を計測する計測部であ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。
【請求項５】
前記検出部は、前記基板からの光量の変化に基づいて前記インプリント材と前記型との接触状態を検出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のインプリント装置。
【請求項６】
前記光変調素子はデジタルマイクロミラーデバイスであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のインプリント装置。
【請求項７】
前記光変調素子は前記基板上に形成されたショット領域の外周に沿った領域に強度分布を有する照射光を前記基板上に照射することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のインプリント装置。
【請求項８】
前記制御部は前記検出部が前記基板上に形成されたショット領域に設定された検出領域における前記インプリント材と前記型とが接触したことを検出することによって、前記光変調素子によって制御された強度分布の照射光を前記基板上に照射することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記基板上に形成されたショット領域は矩形であって、前記検出部は前記ショット領域の各辺に対応して設定された検出領域における前記インプリント材と前記型とが接触したことを検出することによって、前記ショット領域の辺ごとに前記光変調素子によって強度分布が制御された照射光を前記基板上に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。
【請求項１０】
パターン形成領域を有する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方法であって、
前記基板上のインプリント材の前記型との接触状態を検出する検出工程と、
光変調素子と、
前記検出工程の検出結果に基づいてタイミングを制御して、光変調素子によって制御された強度分布の照射光を前記基板上に照射する照射工程と、を有することを特徴とするインプリント方法。
【請求項１１】
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。
【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、インプリント方法、および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。
【０００３】
このようなインプリント方法では、型と基板の間に、インプリント材を満たした状態で紫外線などの硬化光を照射することにより、インプリント材を硬化させている。その際、確実に型のパターンが転写できるように、型と基板の間は、隙間なくインプリント材が充填されている必要がある。一方で、隣接するショット領域（型に形成されたパターン領域外）へインプリント材がはみ出さないようにしなければならない。
【０００４】
特許文献１には、光硬化樹脂である重合性材料（インプリント材）と型を接触させる際に、型に形成されたパターン領域の外側に光を照射することによって、パターン領域外へのインプリント材のはみ出しを防止する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１１−５２１４３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
インプリント装置では、基板上のインプリント材と型を接触させる際に、インプリント材は型のパターン領域（または基板のショット領域）の中心から外側へ広がるように型と基板の間に充填する。また、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。
【０００７】
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、パターン領域の外周位置に適切なタイミングで光を照射できない恐れがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、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に応じたタイミングで光を照射することによって、型と基板の間にインプリント材を充填させ、インプリント材のはみ出し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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のインプリント装置は、パターン形成領域を有する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であって、前記基板上のインプリント材の前記型との接触状態を検出する検出部と、前記基板上に照射する照射光の強度分布を制御する光変調素子と、前記検出部の検出結果に基づき、前記光変調素子によって制御された強度分布の照射光を前記基板上に照射するタイミングを制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、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に応じたタイミングで光を照射することによって、型と基板の間にインプリント材を充填させ、インプリント材のはみ出しを低減する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】
【００１１】
【図１】インプリント装置を示した図である。
【図２】第１実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図３】第２実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図４】インプリント工程を示したフローチャートである。
【図５】第３実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図６】ショット領域における検出領域と照射領域を示した図である。
【図７】物品の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（インプリント装置）
図１はインプリント装置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。インプリント装置１００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。
【００１４】
ここでは、基板１が配置される面をＸＹ面、それに直交する方向を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１００は、インプリント処理を繰り返すことによって基板１に形成された複数のショット領域にパターンを形成することができる。基板１の上に供給されたインプリント材に型４に形成されたパターンを転写することで、基板１の表面に型４のパターンに対応したインプリント材のパターンが形成される。
【００１５】
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。
【００１６】
基板ステージ２は、基板１をＸＹ方向及びＺ軸周りの回転方向に移動させ、基板１の全面を型４の下へ移動させることができる。基板ステージ２には、移動位置を検出する変位センサ２ａが備わっており、その検出値をもとに基板ステージ２をモータなどの駆動機構を用いて、任意の位置へ移動させることができる。変位センサ２ａは、レーザ干渉計やエンコーダなどを用いることができる。また、ベースフレーム３は、基板ステージ２を保持し、案内を行う。
【００１７】
型４（モールド）は、基板１上のインプリント材を成形するための型である。型４は、モールド、テンプレートまたは原版とも呼ばれうる。型４は、多角形（矩形）の外形形状を有し、基板１上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４ａ（パターン形成領域）を有する。型４の基板１に対向する面には、中心付近に周囲よりも突出したパターン領域４ａ（メサ部とも呼ばれる）が設けられている。パターン領域４ａには、回路パターンなどの基板１に転写すべき凹凸パターンが３次元状に形成されている。型４は、石英など硬化光８ａを透過させることが可能な材料で構成されている。
【００１８】
インプリント装置１００には、型４を保持する型保持部５、型保持部５に保持された型４を上下方向や傾き方向に移動させる駆動装置６を備える。型保持部５は、型４の裏面（硬化光８ａの入射側の面）を真空吸着力や静電力によって引き付けることで型４を保持する。駆動装置６は、本体の定盤７に固定されており、型４と基板１上に供給されたインプリント材を接触させたり（押印工程）引き離したり（離型工程）させる動作を行う。インプリント装置１００は、型４とインプリント材を接触させる際、型４を駆動させてインプリント材に押し付けてもよいし、基板１を駆動させて型４にインプリント材を押し付けてもよい。また、型４と基板１の双方を移動させて接触させてもよい。
【００１９】
照射部８は、型４を介してインプリント材に硬化光８ａ（例えば紫外光）を照射してインプリント材を硬化させる。紫外線を照射することによって硬化する材料をインプリント材として用いる場合、照射部８は紫外光発生装置である。照射部８には、照射タイミングを制御するシャッタ部８ｂを備えている。
【００２０】
インプリント装置１００には、供給部９（ディスペンサとも呼ばれる）を備える。供給部９は、型保持部５の近傍に配置され、基板１に未硬化のインプリント材（未硬化の樹脂とも呼ばれる）を供給（塗布）する。本実施形態のインプリント材は、硬化光８ａとして紫外線が照射されることで硬化する性質を有する紫外線硬化性の樹脂材料である。インプリント材は、半導体デバイスの製造工程などの各種情報に応じて選択される。また、供給部９から供給されるインプリント材の供給量は、基板１に形成されるインプリント材のパターンの厚さ（残膜厚）や密度などに応じて決定される。なお、供給部９はインプリント装置１００の外部に設けられていてもよい。この場合、インプリント装置１００の外部で基板１上に予めインプリント材を供給し、インプリント材が供給された基板１に対してインプリント装置内で押印処理と離型処理を行うことによって基板１上にインプリント材のパターンを形成する。
【００２１】
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。
【００２２】
硬化性組成物は、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化する組成物である。光の照射によって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、非重合性化合物又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。
【００２３】
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って基板上に膜状に付与されてもよい。また、インプリント材は、液体噴射ヘッドによって、液滴状、或いは、複数の液滴が繋がって形成された島状又は膜状で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。
【００２４】
インプリント装置１００には、基板１に形成されたアライメントマークや型４に形成されたアライメントマークを計測するためのマーク計測光学系１０（計測部）を備える。マーク計測光学系１０はアライメントスコープとも呼ばれ、内部にレンズ、照明系、検出センサ（撮像素子）を備えており、基板１と型４に形成されたアライメントマークを検出しその位置ずれ量を計測する。アライメントスコープはアライメントマークの位置ずれ量から型４と基板１の相対位置を計測することができる。インプリント装置１００は、計測された位置ずれ量の分だけ、基板ステージ２及び型保持部５の少なくとも一方を移動させることでずれ量を補正し、基板１と型４の位置合わせを行うことができる。
【００２５】
制御部１１は、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、メモリに格納されたプログラムに従ってインプリント装置１００の各部を制御する。制御部１１は、インプリント装置１００の各部の動作及び調整などを制御することで基板上にパターンを形成するインプリント処理を制御する。制御部１１は、変位センサ２ａの計測値に基づいて、基板ステージ２（基板１）の位置決めを実行することができる。制御部１１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。
【００２６】
（第１実施形態）
図２を用いて、第１実施形態のインプリント装置を説明する。図２は、検出部と検出部の検出結果に基づいて基板１上のショット領域を枠状に光を照射する部分照射機構２００を備えるインプリント装置１００の概略図である。図２には、インプリント装置１００に設けられた部分照射機構２００の構成および配置の概略図が示されている。なお、図２において、図１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２７】
部分照射機構２００は、インプリント装置１００に搬入された基板１に予め形成された被処理部としてのショット領域２５に対して枠状の照射領域を有する光を照射することができる。型４のパターン領域４ａとショット領域２５上に供給されたインプリント材１９を接触させる際に、パターン領域４ａからインプリント材１９がはみ出すことを防ぐことができる。
【００２８】
部分照射機構２００は、基板１に形成されたショット領域２５の周辺（パターン領域４ａの周辺）のインプリント材１９を硬化または粘性を増加させるための照射光２３を照射する光源２０を備える。さらに、部分照射機構２００は、基板１に照射される照射光２３の照射量や照射領域、強度分布を調整する光変調素子２１と、調整された照射光２３が基板１の表面に向かうように照射光２３を反射させる光学素子２６を備える。
【００２９】
光源２０は、インプリント材１９を硬化または粘性を増加させる波長の光である。光変調素子２１は、ショット領域２５に所望の照射領域（強度分布）を形成するために、光源２０からの照射光２３のうち、所望の位置の光を基板１の表面に向けて照射可能とする。光変調素子２１には、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）やＬＣＤデバイスやＬＣＯＳデバイス等が使用される。光変調素子２１を用いることで、基板１上に照射される照射光２３の照射領域や光の強度分布を自由に設定することができる。デジタルマイクロミラーデバイスは、複数のミラー素子を反射面に配置し、各ミラー素子の面方向を個別に調整することで照射光２３の照射量分布を変化させることができる。本実施形態のインプリント装置１００の制御部１１は、少なくとも部分照射機構２００の動作を制御する。
【００３０】
次に、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。まず、不図示の基板搬送部は、基板１を基板ステージ２に搬送し、基板１を載置および固定させる。続いて、基板ステージ２を供給部９の供給位置へ移動させ、その後、供給部９は、供給工程として基板１の所定のショット領域２５にインプリント材１９を供給する。次に、インプリント材１９が供給された基板１のショット領域２５が型４のパターン領域４ａの直下に位置するように、基板ステージ２を移動させる。次に、型保持部５の駆動装置６を駆動させ、基板１上に供給されたインプリント材１９と型４を接触させる（押印工程）。
【００３１】
型４をインプリント材１９に接触させることにより、インプリント材１９は、型４との接触によりパターン領域４ａ形成された凹凸状のパターンに沿って充填する。このとき、部分照射機構２００を用いて、パターン領域４ａの外周に沿った領域に照射光２３を照射することにより、パターン領域４ａの外側にインプリント材１９がはみ出すことを防ぐことができる。
【００３２】
第１実施形態のインプリント装置では、検出部としてマーク計測光学系１０（計測部）を用いて部分照射機構２００による照射光２３の照射タイミングを決定する。押印工程中にマーク計測光学系１０が型４とインプリント材１９との接触状態を検出することにより、部分照射機構２００から基板１に照射光２３を照射させる。マーク計測光学系１０は、押印工程中にショット領域２５内の任意の場所の接触状態を検出するために移動することができる。
【００３３】
型４とインプリント材１９が接触した状態で、インプリント装置１００は、基板１および型４に形成されたマークをマーク計測光学系１０によって検出し、検出結果に基づき型４のパターン領域４ａと基板１のショット領域２５の位置合わせを行う。パターン領域４ａの凹凸パターンへのインプリント材１９の充填と、型４と基板１との位置合わせが完了した後、照射部８は硬化工程として型４の背面（上面）から硬化光８ａを照射し、型４を透過した硬化光８ａによりインプリント材１９を硬化させる。インプリント装置１００は、インプリント材１９を硬化させた後、型４と基板１との間隔を広げることにより、型４を硬化したインプリント材１９から引き離す（離型工程）。これにより、型４に形成されたパターン領域４ａの凹凸パターンが基板１上のインプリント材１９に転写される。
【００３４】
（第２実施形態）
図３を用いて、第２実施形態のインプリント装置を説明する。図３は、検出部と検出部の検出結果に基づいて基板１上のショット領域を枠状に光を照射する部分照射機構２００を備えるインプリント装置１００の概略図である。図３には、インプリント装置１００に設けられた部分照射機構２００の構成および配置の概略図が示されている。第２実施形態のインプリント装置では、検出部として観察部３０を用いて部分照射機構２００による照射光２３の照射タイミングを決定する。なお、図３において、図１及び図２と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
本実施形態では、部分照射機構２００の光源には、高出力のレーザ光源２０１を使用している。部分照射機構２００は、インプリント材１９の粘性を大きくする（硬化させる）必要があるため、高出力のレーザ光源２０１を採用している。レーザ光源２０１からの照射光２３をミラー２０３で反射し、光学系２０４を用いて、光変調素子２１（本実施形態ではマイクロミラーアレイ２０５）を照明する。マイクロミラーアレイ２０５の反射面と基板１の表面は、光学系２０６と光学系２１０を用いて、略共役関係に設定されている。そのため、制御部１１で、マイクロミラーアレイ２０５の個々のミラーを制御することで、基板１の表面（基板のショット領域２５）に所望の照度分布を形成することができる。ここでは、特に、ショット領域２５（またはパターン領域４ａ）の外周に沿った枠状の照度分布（照射領域）を形成する場合について説明する。部分照射機構２００は、インプリント材１９を硬化させずにインプリント材１９の粘性を高めることによって、パターン領域４ａ（ショット領域２５）からのインプリント材１９のはみ出しを低減してもよい。
【００３６】
本実施形態のインプリント装置１００には、ショット領域２５に供給されたインプリント材１９と型４のパターン領域４ａの接触状態（充填具合）を検出するために、観察部３０が構成されている。観察部３０は、光源２１６からの光で基板１の表面を照明し、光学系２１４と光学系２１０を用いて、基板１や型４のパターン領域４ａからの光をセンサ２１５の面に結像している。観察部３０は、ショット領域２５の全体を撮像することが可能であり、パターン領域４ａとインプリント材１９がショット領域２５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。
【００３７】
本実施形態の照射部８は、光源として高圧水銀ランプ２１３を採用している。高圧水銀ランプ２１３からの光（硬化光）を、光学系２１２と光学系２１０で形成し、基板１の表面を照明している。
【００３８】
マーク計測光学系１０を、照射部８からの光（硬化光）や供給部９との干渉を避けて、型４の直上に配置することは難しい。そこで、本実施形態のインプリント装置１００には、基板１の表面を結像面２１７に結像するリレーレンズ光学系４０を備える。リレーレンズ光学系４０は、本実施形態では等倍の結像光学系であり、光学系２１０と光学系２１１が対称に配置されている。マーク計測光学系１０は、リレーレンズ光学系４０によって結像面２１７に結像された、基板４に形成されたマークや型４に形成されたマークを検出している。
【００３９】
ここで、照射部８と部分照射機構２００の光源は、インプリント材１９を硬化できる波長の光の必要がある。しかし、観察部３０とマーク計測光学系１０に用いられる光源は、インプリント材１９を硬化させないことが好ましい。本実施形態では、照射部８は、波長３８０ｎｍ以下の光（硬化光８ａ）を、部分照射機構２００は、波長３９０ｎｍ〜４１０ｎｍの光（照射光２３）を使用している。また、観察部３０は、波長４１０ｎｍ〜４９０ｎｍの光を、マーク計測光学系１０は、波長５００ｎｍ以上の光を使用している。これらの機能を持つ光学系は、光合成手段により、複数の光学系を共有している。
【００４０】
光合成手段には、透過率と反射率の比率を変えたミラーを用いる方法と、波長毎に透過率と反射率が異なる特性を持つダイクロイックミラーを使用する方法がある。ミラーを用いる場合は、一部の光を用いることになり、効率が低下する。ダイクロイックミラーは、波長毎に光を分離できるが、製造公差などを考慮し、波長帯域に余裕を持っておく必要がある。本実施形態では、観察部３０と部分照射機構２００の合成手段には、ミラー２０７を用いている。照射部８と観察部３０または部分照射機構２００との合成手段には、ダイクロイックミラー２０８を、マーク計測光学系１０（リレーレンズ光学系４０）との合成手段には、ダイクロイックミラー２０９を用いている。
【００４１】
部分照射機構２００の光源は高出力のレーザ光源２０１を用いるのに対して、観察部３０には、高照度の光を必要としない。そのため、レーザ光源２０１をＯＮにすると、基板１で反射した光がミラー２０７を透過し、観察部３０のセンサ２１５に迷光となって検出されてしまう。そこで、部分照射機構２００と観察部３０の光がお互いに迷光とならないように、シャッタ２０２を構成している。
【００４２】
（インプリント工程）
ここで、本実施形態のインプリント工程のシーケンスについて図４に示すフローチャートを用いて説明する。インプリント装置１００は、基板１上に形成された複数のショット領域の全てのショット領域にインプリント処理が完了するまで、図４に示すインプリント工程のフローを繰り返す。
【００４３】
工程Ｓ１では、インプリント工程を開始した後、基板ステージ２に保持された基板１の対象となるショット領域に供給部９を用いてインプリント材を供給する。そして、インプリント材が供給されたショット領域を型４のパターン領域４ａの下に配置する。
【００４４】
工程Ｓ２では、基板１上に供給されたインプリント材１９と型４のパターン領域４ａを接触させる押印処理を行う。この時、型４を基板１に近づけてインプリント材１９に接触させてもよいし、基板１を型４に近づけることによってインプリント材１９とパターン領域４ａを接触させてもよい。また、基板１と型４の両方を互いに近づけるように移動させることによりインプリント材１９とパターン領域４ａを接触させてもよい。
【００４５】
工程Ｓ２では、型４のパターン領域４ａを基板１に向けて凸状に変形させた状態でパターン領域４ａとインプリント材１９をショット領域２５の中心付近から接触させることができる。
【００４６】
工程Ｓ３では、パターン領域４ａとインプリント材１９の充填が開始される。工程Ｓ２でショット領域２５の中心付近からパターン領域４ａと接触したインプリント材１９が、工程Ｓ３で、ショット領域２５の周辺に向かって広がり始める。
【００４７】
工程Ｓ４では、検出部によってパターン領域４ａとインプリント材１９の接触状態を検出する。検出部としては、マーク計測光学系１０や観察部３０、リークセンサのような液体の有無での屈折率変化を多点で見る方法を用いることができる。
【００４８】
工程Ｓ５では、検出部による接触状態の検出結果に基づいて、部分照射機構２００を用いて部分照射を開始する。このよう、本実施形態のインプリント装置１００は、検出部による接触状態の検出結果に基づいて、照射光の照射のタイミングを調整することができる。本実施形態の部分照射としては、ショット領域２５からインプリント材がはみ出すことを防止するために、パターン領域４ａ（ショット領域２５）の外周に沿った領域に枠状の照射領域とする場合について説明する。照射のタイミングは、押印開始から、照射を開始するまでの時間で、照射領域は、パターン領域４ａの周辺の光を当てる領域を表す。また、照射量は、照射領域の単位面積あたりの光のエネルギー量（例えばＷ／ｍ２など）をいう。
【００４９】
工程Ｓ６では、基板１と型４の位置合わせを行い、パターン領域４ａとショット領域２５上のインプリント材１９が接触している状態でショット領域２５の全体に照射部８からの硬化光８ａを照射する（硬化処理）。基板１と型４の位置合わせは、型１に形成されたマークと基板４に形成されたマークからの光をマーク計測光学系１０により検出することで行われる。硬化光の照射は、基板１と型４の相対的な位置ずれが所望の大きさ以下になった後に行われるのが望ましい。照射部８からショット領域２５の全体に硬化光を照射することによって、基板１上のインプリント材は硬化する。
【００５０】
工程Ｓ７では、離型処理を行う。離型処理は、インプリント材１９が硬化した後、基板１と型４の間隔を広げることによって硬化したインプリント材１９から型４のパターン領域４ａを引きはがす。駆動装置６により型４を持ち上げることによって、硬化したインプリント材１９から型４を引きはがす。離型処理は、基板４を下げることによって型４のパターン領域４ａから硬化したインプリント材１９を引きはがしてもよいし、型４と基板１の両方を駆動させて型４のパターン領域４ａと硬化したインプリント材１９を引きはがしてもよい。
【００５１】
工程Ｓ８では、基板１上に形成された複数のショット領域のうち、次にインプリント処理すべきショット領域（未処理のショット領域）があるか否かを判断する。工程Ｓ８で、次にインプリント処理すべきショット領域があると判断された場合、工程Ｓ１に戻って次のショット領域に対して工程Ｓ１〜工程Ｓ７のインプリント処理を実行する。工程Ｓ８で、次に処理すべきショット領域が無いと判断された場合、インプリント処理は終了して、インプリント装置１００からパターンが形成された基板１を搬出する。
【００５２】
本実施形態の工程Ｓ５の部分照射処理は、工程Ｓ４の接触状態の検出結果に基づき、照射のタイミングを調整するものである。そのため、部分照射の照射領域や照射量の条件は、パターン領域４ａの大きさ、ショット領域２５の大きさ、インプリント材１９の種類、基板１上に形成されるインプリント材１９の寸法などに基づいて、事前に最適な条件を求めておく。さらに、基板１上のショット領域の位置に応じて、最適な条件が異なる場合には、ショット領域ごとに条件を求めてもよい。インプリント材１９が変化しても最適な条件に変化がない場合や、過去の実績より事前テストせずに最適条件が求まる場合もある。
【００５３】
本実施形態のインプリント装置１００は、型４と基板１上のインプリント材の接触状態を検出可能な検出部を構成することで、強度分布が制御された照射光を基板１上に照射するタイミングをリアルタイム制御することができる。インプリント装置１００の制御部１１は、検出部として観察部３０による型４とインプリント材１９の接触状態を検出し、検出結果に基づいて部分照射機構２００からの照射光のタイミングを調整する。例えば、観察部３０により撮像された型４とインプリント材１９との接触面積が所定の値になった時に部分照射を開始したり、ショット領域２５内の所定の位置における接触がなされたときに部分照射を開始したりすることができる。部分照射機構２００からの照射光のタイミングは、光源としてレーザ光源２０１のＯＮ・ＯＦＦを制御したり、シャッタ２０２の開閉を制御したり、光変調素子としてマイクロミラーアレイ２０５の反射面を制御したりすることにより調整する。
【００５４】
このように、検出部の検出結果に応じて部分照射の照射するタイミングを接触状態に応じて制御することが可能になり、接触状態に応じてショット領域２５（パターン領域４ａ）からインプリント材がはみ出すことを低減することができる。
【００５５】
（第３実施形態）
図５を用いて、第３実施形態のインプリント装置１００を説明する。図５は、検出部と検出部の検出結果に基づいて基板１上のショット領域を枠状に光を照射する部分照射機構２００を備えるインプリント装置１００の概略図である。図５には、インプリント装置１００に設けられた部分照射機構２００の構成および配置の概略図が示されている。第３実施形態のインプリント装置では、検出部として観察部５０を用いて部分照射機構２００による照射光２３の照射タイミングを決定する。なお、図５において、図１、図２及び図３と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
第３実施形態のインプリント装置は、インプリント処理中においてショット領域を常時観察可能な観察部５０を備えることで、リアルタイムに制御可能な部分照射機構２００を提供することができる。
【００５７】
観察部５０は、照射部８やマーク計測光学系１０、部分照射機構２００と同時使用できることが必要になる。そこで、第３実施形態のインプリント装置１００の観察部５０の光源３０３には、波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの光源を採用している。観察部５０と部分照射機構２００の使用波長帯域が異なるため、２つの光学系の合成手段には、ダイクロイックミラー３０１を採用することが可能である。また、観察部５０の光源３０３からの光以外が、センサ２１５に入射しないように、観察部５０には、波長フィルタ３０２が構成されている。波長フィルタ３０２は、波長４３０ｎｍ未満の波長の光を透過しない短波長カットフィルタや、波長４９０ｎｍより大きい波長の光を透過しない長波長カットフィルタを構成すること、または、その両方を構成することが考えられる。
【００５８】
本実施形態の部分照射では、観察部５０でパターン領域４ａとインプリント材１９の接触の広がりを観察して、観察結果に基づいて部分照射機構２００（マイクロミラーアレイ２０５）を制御する。下記に部分照射機構２００の制御の方法について説明する。
【００５９】
図６は、部分照射機構２００に備わっているマイクロミラーアレイ２０５の制御の一例である。図６は、ショット領域２５（パターン領域４ａ）を上（＋Ｚ方向）から見た状態を示す図である。図６に示すように、ショット領域２５の形状は矩形であることが多い。
【００６０】
図６（ａ）に示すように、ショット領域２５の各辺に対応して型４のパターン領域４ａとショット領域２５上のインプリント材１９との接触状態を検出部で検出する検出領域５０１〜５０４が設定されている。部分照射機構２００の制御方法に関して、制御部１１による光変調素子２１の制御について説明する。第３実施形態では、検出部として観察部５０が用いられ、光変調素子としてマイクロミラーアレイ２０５が用いられる。図６（ａ）に示す画像５００は、観察部５０のセンサ２１５によって得られた画像である。図４の工程Ｓ４で説明したパターン領域４ａにインプリント材１９の充填が開始されると、型４とインプリント材１９の接触状態に応じて、基板１と型４からの光の強度が変化するため、観察部５０のセンサ２１５によって検出される光の強度も変化する。
【００６１】
図６（ｂ）に示す制御マップ５１０は、基板１上に照射される照射光の強度分布を示している。本実施形態では、ショット領域２５の外周に沿った枠状の領域に光を照射する。図６（ｂ）に示すように、ショット領域２５の外周に沿った枠状の領域（照射領域５１１〜５１４）に選択的に光を照射することにより、ショット領域２５からインプリント材１９がはみ出すことを低減することができる。図６（ｂ）に示す制御マップ５１０は、マイクロミラーアレイ２０５によって照射光の領域や光量、タイミングなどが制御される。
【００６２】
そこで本実施形態のインプリント装置１００は、観察部５０によって撮像される画像５００内に検出領域５０１、検出領域５０２、検出領域５０３、検出領域５０４の４か所についてセンサ２１５で検出される光の強度変化をモニターする。インプリント装置１００の制御部１１は、インプリント材の充填が開始した後に、各検出領域の強度変化が閾値以上に発生した場合に、制御マップ５１０に示された照射領域に照射光が照射されるように部分照射機構２００を制御する。
【００６３】
検出領域５０１〜５０４で検出される強度変化が領域毎にタイミングが異なる場合には、検出領域毎に照射光が照射される領域を制御することができる。検出領域５０１は照射領域５１１、検出領域５０２は照射領域５１２、検出領域５０３は照射領域５１３、検出領域５０４は照射領域５１４にそれぞれ対応している。各検出領域が強度変化を検出することによって対応する照射領域に光が照射されるように対応するマイクロミラーアレイ２０５を制御することができる。これにより、ショット領域２５の辺ごとにインプリント材１９と型４との接触状態が異なる場合であっても、インプリント材１９とパターン領域４ａとの接触状態に応じて適したタイミングで照射光を基板上に照射することができる。このため、ショット領域２５からインプリント材をはみ出すことを低減することができる。
【００６４】
さらに、図６（ｃ）に示すように、ショット領域２５を示した画像５００内に、検出領域（画素）の集合体としての検出領域５２０がショット領域２５全周に対応して配置されていてもよい。インプリント材のはみ出し防止のための部分照射のタイミングは、基板１の表面状態やインプリント材１９の特性などに影響し、一意に決められず、安定してインプリント材のはみ出しを防ぐことができないことがある。
【００６５】
そのため、検出領域５２０内の各検出領域（各画素）の強度変化に応じて、図６（ｄ）に示す制御マップ５１０の照射領域５３０に対応するマイクロミラーアレイ２０５を制御する。検出領域の数（画素数）が多いことで、各検出領域の接触状態のタイミングを検出するだけではなく、互いに異なる２箇所の検出領域間の充填速度も計測することが可能になる。図６（ｃ）と図６（ｄ）に示す例では、検出領域の数（画素数）を多くすることで、各検出領域に対応する照射領域５３０でのインプリント材のはみ出しを制御することができるが、短時間での画像データ処理と計算処理を必要とする。そのため、観察部５０には高機能な画像処理能力を必要とするため、エッジコンピューティング、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ（可変ハードウェアＩＣ）、専用プロセッサ等の設備が含まれていてもよい。
【００６６】
本実施形態のインプリント工程は図４に示したインプリント工程と同様に、工程Ｓ３において充填開始した後、工程Ｓ４で検出部として観察部５０の検出領域で接触状態を検出する。工程Ｓ５では、観察部５０の検出領域での検出結果に基づいて部分照射機構２００による部分照射のタイミングを制御する。この時、観察部５０の検出領域の各位置におけるインプリント材の充填速度を算出し、算出された速度から照射領域５３０における照射光の照射タイミングを算出して部分照射機構２００を制御してもよい。充填開始から部分照射までの間に、高速画像処理と計算処理を行う必要はあるが、実際のインプリント材の広がりを照射条件に反映することでショット領域２５の外周の位置に応じてインプリント材のはみ出しを低減することができる。
【００６７】
（その他の実施形態）
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。
【００６８】
（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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【符号の説明】
【００７５】
８  照射部
１０  マーク計測光学系
２１  光変調素子
３０  観察部
１００  インプリント装置
２００  部分照射機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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