(57)【要約】【課題】光化学反応速度が照射される光の照度の平方根に比例するインプリント材を使用するインプリント装置においてインプリント材の光重合度を良好に制御する。【解決手段】インプリント装置は、光化学反応速度が照射される光の照度の平方根に比例するインプリント材に型を接触させた状態で光を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パターンを形成する。前記インプリント装置は、前記インプリント材に光を照射する照射部と、前記照射部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記インプリント材に照射される光の照度をＩｃ、前記インプリント材に対する光の照射時間をｔｃ、係数をｋ、前記インプリント材に対する光の照射による前記インプリント材の目標光重合度をＰＤとしたときに、ＰＤ＝ｋ×（√Ｉｃ）×ｔｃに従って前記照射時間を決定する。【選択図】図３
2018019102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光化学反応速度が照射される光の照度の平方根に比例するインプリント材に型を接触させた状態で光を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パターンを形成するインプリント装置であって、
前記インプリント材に光を照射する照射部と、
前記照射部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記インプリント材に照射される光の照度をＩｃ、前記インプリント材に対する光の照射時間をｔｃ、係数をｋ、前記インプリント材に対する光の照射による前記インプリント材の目標光重合度をＰＤとしたときに、
ＰＤ＝ｋ×（√Ｉｃ）×ｔｃ
に従って前記照射時間を決定する、
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記照射部によって前記インプリント材に照射される光の照度を検出する照度検出部を更に備え、
前記制御部は、前記照度検出部によって検出された照度をＩｃとして、
ＰＤ＝ｋ×（√Ｉｃ）×ｔｃ
に従って前記照射時間を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
【請求項３】
基板の上に前記インプリント材を供給する供給部と、
前記インプリント材と前記型との相対距離を制御する駆動機構と、を更に備え、
前記基板の上に供給された前記インプリント材に前記型が接触するように前記駆動機構によって前記相対距離が制御された状態で前記インプリント材が硬化するように前記照射部によって前記インプリント材に光が照射され、その後、前記インプリント材と前記型とが離隔するように前記駆動機構によって前記相対距離が制御され、
前記駆動機構は、前記インプリント材と前記型とを離隔させるために要する離型力を検出する離型力検出部を含み、
前記制御部は、前記離型力が許容範囲から外れている場合に、前記照射時間を再決定する、
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】
基板の上に前記インプリント材を供給する供給部と、
前記インプリント材と前記型との相対距離を制御する駆動機構と、を更に備え、
前記基板の上に供給された前記インプリント材に前記型が接触するように前記駆動機構によって前記相対距離が制御された状態で前記インプリント材が硬化するように前記照射部によって前記インプリント材に光が照射され、その後、前記インプリント材と前記型とが離隔するように前記駆動機構によって前記相対距離が制御され、
前記駆動機構は、前記インプリント材と前記型とを離隔させるために要する離型力を検出する離型力検出部を含み、
前記制御部は、前記離型力と前記離型力を前記型に作用させた時間との積が許容範囲から外れている場合に、前記照射時間を再決定する、
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】
前記制御部は、前記パターンの欠陥密度が許容範囲から外れている場合に、前記照射時間を再決定する、
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６】
光化学反応速度が照射される光の照度の平方根に比例するインプリント材に型を接触させた状態で光を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パターンを形成するインプリント装置であって、
前記インプリント材に光を照射する照射部と、
前記照射部を制御する制御部と、を備え、
前記照射部は、前記インプリント材に照射される光の照度を調整する調整部を含み、
前記制御部は、前記インプリント材に照射される光の照度をＩｃ、前記インプリント材に対する光の照射時間をｔｃ、係数をｋ、前記インプリント材に照射される光の照射による前記インプリント材の目標光重合度をＰＤとしたときに、
ＰＤ＝ｋ×（√Ｉｃ）×ｔｃ
を満たすように、前記インプリント材に照射される光の照度を前記調整部によって調整する、
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項７】
基板の上に前記インプリント材を供給する供給部と、
前記インプリント材と前記型との相対距離を制御する駆動機構と、を更に備え、
前記基板の上に供給された前記インプリント材に前記型が接触するように前記駆動機構によって前記相対距離が制御された状態で前記インプリント材が硬化するように前記照射部によって前記インプリント材に光が照射され、その後、前記インプリント材と前記型とが離隔するように前記駆動機構によって前記相対距離が制御され、
前記駆動機構は、前記インプリント材と前記型とを離隔させるために要する離型力を検出する離型力検出部を含み、
前記制御部は、前記離型力が許容範囲から外れている場合に、前記照度を再調整する、
ことを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
【請求項８】
基板の上に前記インプリント材を供給する供給部と、
前記インプリント材と前記型との相対距離を制御する駆動機構と、を更に備え、
前記基板の上に供給された前記インプリント材に前記型が接触するように前記駆動機構によって前記相対距離が制御された状態で前記インプリント材が硬化するように前記照射部によって前記インプリント材に光が照射され、その後、前記インプリント材と前記型とが離隔するように前記駆動機構によって前記相対距離が制御され、
前記駆動機構は、前記インプリント材と前記型とを離隔させるために要する離型力を検出する離型力検出部を含み、
前記制御部は、前記離型力と前記離型力を前記型に作用させた時間との積が許容範囲から外れている場合に、前記照度を再調整する、
ことを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記パターンの欠陥密度が許容範囲から外れている場合に、前記照射時間を再決定する、
ことを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
前記照射部によって前記インプリント材に照射される光の照度を検出する照度検出部を更に備え、
前記照度の再調整は、前記照度検出部によって検出される照度に基づいて行われる、
ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０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にパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンが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、インプリント装置および物品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の上にインプリント材を配置し、インプリント材に型を接触させた状態でインプリント材に光を照射することによってインプリント材を硬化させることによって型のパターンをインプリント材に転写するインプリント技術が注目されている。インプリント材の硬化の度合いは、インプリント材に対する光の照射量に依存する。特許文献１には、両面インプリント装置において、下面側スタンパ装置に配設されたＵＶ光源の照射時間を上面側スタンパ装置に配設されたＵＶ光源の照射時間よりも短くすることが記載されている。この両面インプリント装置によれば、剥離に要する力は、照射時間に依存するので、下面側スタンパ装置から被転写体を剥離させた後に上面側スタンパ装置から被転写体を剥離することができる。非特許文献２には、ラジカル重合型レジストの反応速度が照度の平方根に比例することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０９９１９７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＵＶ／ＥＢ技術」，日本，総合技術センター，１９８２年１０月,ｐ.１６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のインプリント装置では、インプリント材に対する光の照射時間を予め最適化し、その照射時間に従ってインプリント材に対する光の照射を制御することによってインプリント材を硬化させていた。したがって、例えば、光源が劣化するなどの理由によって照度が低下した場合において、インプリント材の硬化が不十分になりうる。従来のインプリント装置では、光化学反応速度が照射される光の照度の平方根に比例するようなインプリント材の光重合度（硬化の程度）を目標値に自動調整するようなことは行われてこなかった。
【０００６】
本発明は、光化学反応速度が照射される光の照度の平方根に比例するインプリント材を使用するインプリント装置においてインプリント材の光重合度を良好に制御するために有利な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面は、光化学反応速度が照射される光の照度の平方根に比例するインプリント材に型を接触させた状態で光を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パターンを形成するインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、前記インプリント材に光を照射する照射部と、前記照射部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記インプリント材に照射される光の照度をＩｃ、前記インプリント材に対する光の照射時間をｔｃ、係数をｋ、前記インプリント材に対する光の照射による前記インプリント材の目標光重合度をＰＤとしたときに、
ＰＤ＝ｋ×（√Ｉｃ）×ｔｃ
に従って前記照射時間を決定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光化学反応速度が照射される光の照度の平方根に比例するインプリント材を使用するインプリント装置においてインプリント材の光重合度を良好に制御するために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の１つの実施形態のインプリント装置の構成を示す図。
【図２】本発明の１つの実施形態のインプリント装置の構成を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態のインプリント装置の動作を示す図。
【図４】本発明の第２実施形態のインプリント装置の動作を示す図。
【図５】離型力と重合度との相関（ａ）、離型力積と重合度との相関（ｂ）、欠陥密度と重合度との相関（ｃ）を示す図。
【図６】離型力と重合度との相関（ａ）、欠陥密度と重合度との相関（ｃ）に基づいてインプリントの成否を判断する原理を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明のその例示的な実施形態を通して説明する。
【００１１】
図１、図２は、本発明の１つの実施形態のインプリント装置１００の構成を示す図である。図１、図２は、同一のインプリント装置１００の構成を示しているが、互いに異なる状態を示している。インプリント装置１００は、基板Ｓの上に配置されたインプリント材ＩＭに型Ｍを接触させた状態でインプリント材ＩＭに光を照射することによってインプリント材ＩＭを硬化させ、これによってインプリント材ＩＭからなるパターンを形成する。インプリント材ＩＭは、光重合開始剤（光ラジカル発生剤）とラジカル重合性化合物を含有する光ラジカル重合性組成物でありうる。光ラジカル重合性化合物は、光重合開始剤に光を照射することで発生した重合因子（ラジカル等）と反応し、連鎖反応（重合反応）によって高分子化合物からなる膜を形成する化合物である。インプリント材ＩＭの光化学反応速度は、それに照射される光の照度の平方根に比例する。
【００１２】
添付図面および明細書では、基板Ｓが配置される面をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向が示される。インプリント装置１００は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに光を照射する照射部１１０および制御部２００を備えている。照射部１１０は、インプリント材ＩＭに光を照射することによってインプリント材ＩＭに光化学反応（光重合）を起こさせ、これによってインプリント材ＩＭを硬化させる。照射部１１０は、光源１１２と、インプリント材ＩＭに対する光の照射時間を制御するために光源１１２からの光を通過させ又は遮断するシャッター１１４と、インプリント材ＩＭに照射される光の照度を調整する調整部１１６とを含みうる。シャッター１１４は、制御部２００から指令された照射時間に応じて、インプリント材ＩＭに対する照射部１１０による光の照射時間を制御する。調整部１１６は、例えば、複数のＮＤフィルタを含みうる。調整部１１６は、制御部２００から指令された照度に応じて、インプリント材ＩＭに対して照射される光の照度を制御する。光源１１２と基板Ｓとの間に配置するＮＤフィルタの個数を調整することによって、あるいは、互いに異なる減光効果を有する複数のＮＤフィルタの組み合わせを変更することによって照度を調整することができる。
【００１３】
インプリント装置１００は、更に、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭを配置あるいは供給する供給部１４１を備えうる。供給部１４１は、例えば、インプリント材ＩＭを収容するタンクと、タンクから供給されるインプリント材を吐出口から吐出する吐出ヘッドとを含みうる。
【００１４】
インプリント装置１００は、更に、基板Ｓを保持する基板保持部１３０、基板保持部１３０を駆動することによって基板Ｓを駆動する基板駆動機構１３１、および、型Ｍを保持し駆動する型駆動機構１４０を備えうる。基板駆動機構１３１は、例えば、基板保持部１３０をＸ軸、Ｙ軸、θＺ軸（Ｚ軸周りの回転）について駆動することによって基板ＳをＸ軸、Ｙ軸、θＺ軸について駆動するように構成されうる。型駆動機構１４０は、型Ｍを保持し、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸（Ｘ軸周りの回転）、θＹ軸（Ｙ軸周りの回転）、θＺ軸の６軸について駆動するように構成されうる。型駆動機構１４０によるＺ軸に関する型Ｍの駆動は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭと型Ｍとの接触および分離の動作を含む。基板Ｓの上のインプリント材ＩＭと型Ｍとの接触および分離の動作は、基板駆動機構１３１によってなされてもよい。基板駆動機構１３１および型駆動機構１４０は、インプリント材ＩＭ（または基板Ｓ）と型Ｍとの相対距離を制御する駆動機構ＤＲＶを構成する。基板Ｓの上に供給されたインプリント材ＩＭに型Ｍが接触するように駆動機構ＤＲＶによって前記相対距離が制御された状態でインプリント材ＩＭが硬化するように照射部１１０によってインプリント材ＩＭに光が照射され、インプリント材ＩＭが硬化される。その後、硬化したインプリント材ＩＭと型Ｍとが離隔するように駆動機構ＤＲＶによって前記相対距離が制御される。
【００１５】
型駆動機構１４０は、基板Ｓの上の硬化したインプリント材ＩＭと型Ｍとを離隔させるために要する離型力を検出する離型力検出部１４２を含みうる。離型力検出部１４２によって検出された離型力は、制御部２００に提供されうる。制御部２００は、離型力検出部１４２によって検出された離型力の時系列データに基づいて、離型力を型Ｍに作用させた時間と離型力の積（力積）を取得することができる。離型力を型Ｍに作用させた時間あるいは力積は、離型力検出部１４２によって取得され、制御部２００に提供されてもよい。
【００１６】
インプリント装置１００は、更に、照射部１１０によってインプリント材ＩＭに照射される光の照度を検出する照度検出部１３２を備えうる。照度検出部１３２は、例えば、基板保持部１３０または基板駆動機構１３１に搭載されうる。図２に例示されるように、照射部１１０による光の照射領域内に照度検出部１３２を配置することによって、照射部１１０によってインプリント材ＩＭに照射される光の照度を検出することができる。照度検出部１３２は、例えば、照射部１１０に組み込まれてもよいし、型駆動機構１４０に組み込まれてもよいし、他の位置に配置されてもよい。照度検出部１３２は、例えば、受光センサを含み、該受光センサから出力される情報に基づいて照度を得ることができる。照度は、照度検出部１３２から提供される情報に基づいて、制御部２００において計算されてもよい。
【００１７】
インプリント装置１００は、更に、アライメントスコープ（計測器）１５０を備えうる。アライメントスコープ１５０は、基板Ｓに形成されたマークと型Ｍに形成されたマークとを検出する。アライメントスコープ１５０による検出結果に基づいて型Ｍと基板Ｗとの位置合わせがなされうる。アライメントスコープ１５０は、例えば、自動調整スコープ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ  ｓｃｏｐｅ：ＡＡＳ）でありうる。インプリント装置１００は、更に、他のアライメント機構として、基板Ｓに形成されたマークを、型Ｍを介さずに検出するオフアクシススコープ１５２（ＯＡＳ）を備えうる。オフアクシススコープ１５２は、基板保持部１３０または基板駆動機構１３１の所定部（基板保持部１３０との位置関係が不変の部分）に設けられた基準マークを検出するように構成されうる。アライメントスコープ１５０およびオフアクシススコープ１５２は、フレーム１５１によって支持されうる。
【００１８】
制御部２００は、例えば、処理部２１０、ユーザーインターフェース２２０、外部装置インターフェース２３０およびメモリ２４０を含みうる。処理部２１０は、プログラムが組み込まれたコンピュータで構成されうる。ユーザーインターフェース２２０は、処理部２１０とユーザーとの間のインターフェースであり、例えば、入力装置（例えば、キーボード、タッチパネル、ポインティングデバイス等）および出力装置（例えば、ディスプレイ）を含みうる。外部装置インターフェース２３０は、例えば、ネットワーク等の通信媒体を介して他の装置（例えば、欠陥検査装置）と接続するためのインターフェースである。メモリ２４０は、制御部２００にユーザーインターフェース２２０または外部装置インターフェース２３０を介して提供されたデータなどを格納する。
【００１９】
図３には、第１実施形態のインプリント装置１００の動作が示されている。この動作は、制御部２００、より詳しくは処理部２１０によって制御される。工程Ｓ３０１では、処理部２１０は、例えば、ユーザーインターフェース２２０または外部装置インターフェース２３０を介して照度Ｉｃ（Ｗ／ｍ２）および目標重合度ＰＤ（（√（Ｗ／ｍ２））・ｓｅｃ）を取得する。ここで、ユーザーはユーザーインターフェース２２０または外部装置インターフェース２３０を介して目標重合度ＰＤ（（√（Ｗ／ｍ２））・ｓｅｃ）を入力することもできる。ここで、照度Ｉｃは、照度Ｉｃを直接に示す情報としてではなく、例えば、照度Ｉｃを計算等によって求めるために必要な情報として提供され、その提供された情報に基づいて取得されてもよい。同様に、目標重合度ＰＤは、目標重合度ＰＤを直接に示す情報としてではなく、例えば、目標重合度ＰＤを計算等によって求めるために必要な情報として提供され、その提供された情報に基づいて取得されてもよい。照度Ｉｃおよび目標重合度ＰＤは、例えば、インプリント処理を制御するためのレシピファイル（制御情報群）によって提供されうる。工程Ｓ３０２では、処理部２１０は、照射部１１０の調整部１１６に照度Ｉｃを設定する。調整部１１６は、この設定に従って、インプリント材ＩＭに照射される光が照度Ｉｃとなるように照度を調整する。ここで、処理部２１０は、照度検出部１３２によって照度を検出することによって、検出された照度が照度Ｉｃに一致していることを確認してもよい。あるいは、照度検出部１３２によって検出された照度が、以降で説明される照射時間ｔｃの決定において考慮される照度Ｉｃとされてもよい。
【００２０】
工程Ｓ３０３では、処理部２１０は、照度Ｉｃおよび目標重合度ＰＤに基づいて、式（１）に従って、インプリント材ＩＭに対する光の照射時間ｔｃ（ｓｅｃ）を決定する。ここで、目標重合度ＰＤは、インプリント材ＩＭの目標とする硬化の度合いを示す指標である。ｋは係数であり、実験等を通して事前に決定される。また、ｔｃはインプリント材ＩＭに対する光の照射時間（ｓｅｃ）である。
【００２１】
ＰＤ＝ｋ×（√Ｉｃ）×ｔｃ  ・・・式（１）
より具体的には、工程Ｓ３０３では、処理部２０１は、式（２）に従って照射時間ｔｃを決定する。
【００２２】
ｔｃ＝ＰＤ／（ｋ×（√Ｉｃ））  ・・・式（２）
ここで、式（１）について説明する。式（１）は、光化学反応速度としての重合度ＰＦを示す式（３）から以下のようにして得られる式である。
【００２３】
ＰＦ＝（√Ｉ）×ｔ  ・・・式（３）
ここで、ＰＦは重合度（（√（Ｗ／ｍ２））・ｓｅｃ）、Ｉはインプリント材ＩＭに対する光の照度（Ｗ／ｍ２）、ｔはインプリント材ＩＭに対する光の照射時間（ｓｅｃ）である。式（３）は、光化学反応速度としての重合度ＰＦが光の照度Ｉの平方根に比例し、また、照射時間ｔに比例することを示している。目標重合度ＰＤは、ある照度Ｉｐにおける照射時間ｔｐによって規定されうる。目標重合度ＰＤ、照度Ｉｐ、照射時間ｔｐ、照度Ｉｃ、照射時間Ｉｃの間には、式（４）のような関係が成り立つ。
【００２４】
ＰＤ＝（√Ｉｐ）×ｔｐ＝ｋ×（√Ｉｃ）×ｔｃ  ・・・式（４）
照度Ｉｐは、目標重合度ＰＤを定めたときの条件としての照度（Ｗ／ｍ２）であり、照射時間ｔｐは、目標重合度ＰＤを定めたときの条件としての照射時間（ｓｅｃ）である。また、係数ｋは、インプリント材ＩＭの種類、型Ｍ、プロセス等によって決まる係数である。係数ｋは、１の場合もあるし１でない場合もある。また、照射時間Ｉｃは、インプリント時にインプリント材ＩＭに照射される光の照度（Ｗ／ｍ２）である。また、ｔｃは、インプリント時に、照度Ｉｃの下で目標重合度ＰＤを満たすために要求される照射時間（ｓｅｃ）である。式（１）は、式（４）を簡略化したものである。
【００２５】
工程Ｓ３０４では、処理部２１０は、基板Ｓのインプリント対象のショット領域に供給部１４１によってインプリント材ＩＭが供給されるように供給部１４１および基板駆動機構１３１を制御する。工程Ｓ３０５では、処理部２１０は、基板Ｓのインプリント対象のショット領域が型Ｍの下に位置決めされるように基板駆動機構１３１を制御する。工程Ｓ３０６では、処理部２１０は、インプリント対象のショット領域の上のインプリント材ＩＭに型Ｍが接触するように型駆動機構１４０を制御する。工程Ｓ３０７では、処理部２１０は、型Ｍのパターン領域の凹部にインプリント材ＩＭが十分に充填されるのを待った後に、型Ｍを介してインプリント材Ｍに光が照射されるように照射部１１０を制御し、インプリント材ＩＭに対する光の照射を開始する。具体的には、処理部２１０は、光が通過するようにシャッター１１４を制御することによって、インプリント材ＩＭに対する光の照射を開始させる。工程Ｓ３０８では、処理部２１０は、工程Ｓ３０３で決定した照射時間ｔｃの経過によってインプリント材ＩＭに対する光の照射が終了するように照射部１１０を制御する。具体的には、処理部２１０は、光を遮断するようにシャッター１１４を制御することによって、インプリント材ＩＭに対する光の照射を終了させる。これによって、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤに到達するように硬化する。工程Ｓ３０９では、処理部２１０は、硬化したインプリント材ＩＭと型Ｍとを離隔させるように型駆動機構１４０を制御する。なお、硬化したインプリント材ＩＭと型Ｍとを離隔させることを離型と呼ぶ。
【００２６】
工程Ｓ３１０およびＳ３１１は、任意的に実行されうる。硬化したインプリント材ＩＭと型Ｍとを離隔させるために要する離型力Ｆ（Ｎ）は、重合度ＰＦに対して相関を有する。また、離型力Ｆ（Ｎ）と離型力Ｆを型Ｍに作用させた時間ｔｄｍ（ｓｅｃ）との積、即ち力積（以下、離型力積）もまた、重合度ＰＦに対して相関を有する。また、離型後に残るインプリント材ＩＭのパターンにおける欠陥密度ＤＤもまた、重合度ＰＦに対して相関を有する。そこで、このような相関を利用して、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤに到達するように硬化されたかどうか（即ち、硬化が成功したかどうか）を判断することができる。図５（ａ）には、離型力Ｆと重合度ＰＦとの相関が示され、図５（ｂ）には、離型力積Ｆ×ｔと重合度ＰＦとの相関が示され、図５（ｃ）には、欠陥密度ＤＤと重合度ＰＦとの相関が示されている。これらの相関はいずれも線形の関係（比例関係）を示しているが、これは例示であり、相関は線形とは限らない。
【００２７】
目標重合度ＰＤ＝ＰＦ１１であるとすると、離型力検出部１４２によって離型時に検出された離型力がＦ１１を含む許容範囲に入っていれば、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤの適正範囲に収まるように硬化されたものとして判断することができる。目標重合度ＰＤ＝ＰＦ２１であるとすると、離型力検出部１４２を用いて離型時に得られた離型力積がＦＴ２１を含む許容範囲に入っていれば、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤの適正範囲に収まるように硬化されたものとして判断することができる。目標重合度ＰＤ＝ＰＦ３１であるとすると、不図示の検査装置を用いて計測された欠陥密度ＤＤがＤＤ３１を含む許容範囲に入っていれば、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤの適正範囲に収まるように硬化されたものとして判断することができる。
【００２８】
工程Ｓ３１１では、処理部２１０は、上記の離型力Ｆ、離型力積Ｆ×ｔ、欠陥密度ＤＤに代表される項目の検証において、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤの適正範囲に収まるように硬化されたかどうかを判断する。そして、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤの適正範囲に収まるように硬化されたと判断される場合は、工程Ｓ３１２に進み、そうでなければ工程Ｓ３０２に戻る。工程Ｓ３０２に戻る場合、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤの適正範囲に収まるように硬化されていない場合、原因としては、照度が正しく設定あるいは調整されていないことが考えられる。工程Ｓ３０２では、照度が照度ＩＣに一致するように再設定あるいは再調整され、工程Ｓ３０３では、再設定あるいは再調整された照度Ｉｃに応じて照射時間ｔｃが再決定される。工程Ｓ３０２における処理には、照度検出部１３２による照度Ｉｃの検出が含まれうる。
【００２９】
工程Ｓ３１２では、処理部２１０は、基板Ｓのインプリントすべき全てのショット領域に対するインプリントが終了したかどうかを判断する。そして、インプリントすべきショット領域が残っている場合には、工程Ｓ３０４に戻って、残りのショット領域に対するインプリントが行われる。ここで、ショット領域ごとに目標重合度ＰＤを設定することもでき、この場合には、工程Ｓ３１２から工程Ｓ３０１に戻ることになる。
【００３０】
工程Ｓ３１０において、欠陥密度の検査のために許容できない長時間を要する場合、例えば、１枚の基板Ｓの処理が終了した時点、ロットの先頭の基板の処理が終了した時点、ロットの最後の基板の処理が終了した時点等において工程Ｓ３１０が実施されてもよい。
【００３１】
図４には、第２実施形態のインプリント装置１００の動作が示されている。この動作は、制御部２００、より詳しくは処理部２１０によって制御される。工程Ｓ４０１では、処理部２１０は、ユーザーインターフェース２２０または外部装置インターフェース２３０を介して照射時間ｔｃ（ｓｅｃ）および目標重合度ＰＤを取得する。ここで、ユーザーはユーザーインターフェース２２０または外部装置インターフェース２３０を介して目標重合度ＰＤ（（√（Ｗ／ｍ２））・ｓｅｃ）を入力することもできる。ここで、照射時間ｔｃは、照射時間ｔｃを直接に示す情報としてではなく、例えば、照射時間ｔｃを計算等によって求めるために必要な情報として提供され、その提供された情報に基づいて取得されてもよい。同様に、目標重合度ＰＤは、目標重合度ＰＤを直接に示す情報としてではなく、例えば、目標重合度ＰＤを計算等によって求めるために必要な情報として提供され、その提供された情報に基づいて取得されてもよい。照射時間ｔｃおよび目標重合度ＰＤは、例えば、インプリント処理を制御するためのレシピファイル（制御情報群）によって提供されうる。工程Ｓ４０２では、処理部２１０は、工程Ｓ４０１において取得した照射時間Ｉｃおよび目標重合度ＰＤに基づいて、式（１）に従って、より具体的には式（５）に従って、照射部１１０の調整部１１６に照度Ｉｃを決定する。
【００３２】
Ｉｃ＝（ＰＤ／ｔｃ）２  ・・・式（５）
工程Ｓ４０３では、処理部２１０は、工程Ｓ４０２で決定した照度Ｉｃが得られるように照射部１１０がインプリント材ＩＭに照射する光の照度を調整する。この調整は、例えば、処理部２１０が照射部１１０の調整部１１６を制御することによってなされうる。例えば、調整部１１６が複数のＮＤフィルタを含む場合、光源１１２と基板Ｓとの間に配置するＮＤフィルタの個数を調整することにより、又は、互いに異なる減光硬化を有する複数のＮＤフィルタの組み合わせを変更することによって照度を調整することができる。ここで、処理部２１０は、照度検出部１３２によって照度を検出することによって、検出された照度が照度Ｉｃに一致していることを確認してもよい。
【００３３】
工程Ｓ４０４では、処理部２１０は、基板Ｓのインプリント対象のショット領域に供給部１４１によってインプリント材ＩＭが供給されるように供給部１４１および基板駆動機構１３１を制御する。工程Ｓ４０５では、処理部２１０は、基板Ｓのインプリント対象のショット領域が型Ｍの下に位置決めされるように基板駆動機構１３１を制御する。工程Ｓ４０６では、処理部２１０は、インプリント対象のショット領域の上のインプリント材ＩＭに型Ｍが接触するように型駆動機構１４０を制御する。工程Ｓ４０７では、処理部２１０は、型Ｍのパターン領域の凹部にインプリント材ＩＭが十分に充填されるのを待った後に、型Ｍを介してインプリント材Ｍに光が照射されるように照射部１１０を制御し、インプリント材ＩＭに対する光の照射を開始する。具体的には、処理部２１０は、光が通過するようにシャッター１１４を制御することによって、インプリント材ＩＭに対する光の照射を開始させる。工程Ｓ４０８では、処理部２１０は、工程Ｓ４０１で取得した照射時間ｔｃの経過によってインプリント材ＩＭに対する光の照射が終了するように照射部１１０を制御する。具体的には、処理部２１０は、光を遮断するようにシャッター１１４を制御することによって、インプリント材ＩＭに対する光の照射を終了させる。これによって、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤに到達するように硬化する。工程Ｓ４０９では、処理部２１０は、硬化したインプリント材ＩＭと型Ｍとを離隔させるように型駆動機構１４０を制御する。
【００３４】
工程Ｓ４１０およびＳ４１１は、任意的に実行されうる。工程Ｓ４１０では、図３の工程Ｓ３１０と同様の検証が実施されうる。工程Ｓ４１１では、処理部２１０は、離型力Ｆ、離型力積Ｆ×ｔ、欠陥密度ＤＤに代表される項目の検証において、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤの適正範囲に収まるように硬化されたかどうかを判断する。そして、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤの適正範囲に収まるように硬化されたと判断される場合は、工程Ｓ４１２に進み、そうでなければ工程Ｓ４０３に戻る。工程Ｓ４０３に戻る場合、インプリント材ＩＭが目標重合度ＰＤの適正範囲に収まるように硬化されていない場合、原因としては、照度が正しく調整されていないことが考えられる。工程Ｓ４９３では、照度が照度ＩＣに一致するように再調整される。
【００３５】
工程Ｓ４１２では、処理部２１０は、基板Ｓのインプリントすべき全てのショット領域に対するインプリントが終了したかどうかを判断する。そして、インプリントすべきショット領域が残っている場合には、工程Ｓ４０４に戻って、残りのショット領域に対するインプリントが行われる。ここで、１又は複数のショット領域ごとに目標重合度ＰＤを設定することもでき、この場合には、工程Ｓ４１２から工程Ｓ４０１に戻ることになる。工程Ｓ４１０において、欠陥密度の検査のために許容できない長時間を要する場合には、例えば、１枚の基板Ｓの処理が終了した時点、ロットの先頭の基板の処理が終了した時点、ロットの最後の基板の処理が終了した時点等において工程Ｓ４１０が実施されてもよい。
【００３６】
以上のように、第１および第２実施形態によれば、光化学反応速度が照射される光の照度の平方根に比例するインプリント材を使用するインプリント装置において、インプリント材の光重合度が目標光重合度ＰＤの許容範囲に収まるように制御することができる。
【００３７】
以下、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、パターンが形成された基板を処理（例えば、エッチング）する工程を含みうる。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うる。本実施形態の物品製造方法は、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一つにおいて有利である。
【００３８】
（実施例１）
実施例１では、照度Ｉｃおよび目標重合度ＰＤを条件として、それに対応する照射時間ｔｃを決定し、照度Ｉｃ、照射時間ｔｃでインプリント材を硬化させ、良好なインプリント結果が得られることを確認した。具体的には、係数ｋが１のインプリント材を使用し、照度Ｉｃ＝５０００（Ｗ／ｍ２）、目標重合度ＰＤ＝７．０７（（√（Ｗ／ｍ２））・ｓｅｃ）をユーザーインターフェース２２０より条件として入力した。そして、式（１）に従って、照射時間ｔｃ＝０．１（ｓｅｃ）と決定した。これに基づいて、照度Ｉｃ＝５０００（Ｗ／ｍ２）、照射時間ｔｃ＝０．１（ｓｅｃ）でインプリント材に光を照射したところ、良好なインプリント結果（即ち、硬化したインプリント材からなる良好なパターン）が得られた。
【００３９】
（実施例２）
実施例２では、ｋ＝１のインプリント材を使用し、目標重合度ＰＤを得るための条件として、照度Ｉｐ（Ｗ／ｍ２）と、その照度Ｉｐ（Ｗ／ｍ２）における推奨露光量Ｅｐ（Ｊ／ｍ２）とを取得し、式（６）に従って照射時間ｔｐ（ｓｅｃ）を求めた。
【００４０】
ｔｐ＝Ｅｐ／Ｉｐ  ・・・式（６）
また、インプリント時の照度はＩｃ（Ｗ／ｍ２）であった。Ｉｐ、ｔｐ、Ｉｃに基づいて、式（４）に従って照射時間ｔｃを決定した。そして、Ｉｃ、ｔｃでインプリント材に光を照射したところ、良好なインプリント結果（即ち、硬化したインプリント材からなる良好なパターン）が得られた。
【００４１】
（実施例３）
実施例３では、ｋ＝１のインプリント材を使用し、目標重合度ＰＤを得るための条件として、照度Ｉｐ（Ｗ／ｍ２）と、その照度Ｉｐ（Ｗ／ｍ２）における推奨露光量Ｅｐ（Ｊ／ｍ２）とを取得し、式（６）に従って照射時間ｔｐ（ｓｅｃ）を求めた。
【００４２】
ｔｐ＝Ｅｐ／Ｉｐ  ・・・式（６）
また、インプリント時の照射時間をｔｃ（ｓｅｃ）とした。Ｉｐ、ｔｐ、ｔｃに基づいて、式（４）に従って照度Ｉｃを決定し、その照度Ｉｃが得られるように照射部１１０の調整部１１６を調整した。そして、Ｉｃ、ｔｃでインプリント材に光を照射したところ、良好なインプリント結果（即ち、硬化したインプリント材からなる良好なパターン）が得られた。
【００４３】
（実施例４）
実施例４では、工程Ｓ３１０、Ｓ４１０（検証）の妥当性を確認した。図６（ａ）に示されるような離型力Ｆと重合度ＰＦとの相関を示すデータを準備した。目標重合度ＰＤ＝ＰＦ４２が得られるように決定された照度Ｉｃおよび照射時間ｔｐから意図的に照度Ｉｃを変更した条件でインプリント材に光を照射し、インプリント材を硬化させた。このインプリント材から型Ｍを離型するときの離型力Ｆを離型力検出部１４２で検出したところ、Ｆ＝Ｆ４１であった。ＰＤ＝ＰＦ４２における離型力Ｆの許容範囲は、Ｆ＝Ｆ４２を含むＡＲ１である。Ｆ＝Ｆ４１は、許容範囲ＡＲ１から外れているので、インプリント材の硬化は適正ではないと判断された。照度Ｉｃを正しい値に調整しなおしてインプリントを行ったところ、離型力ＦがＦ＝Ｆ４２を含む許容範囲ＡＲ１に入った。
【００４４】
（実施例５）
実施例５では、工程Ｓ３１０、Ｓ４１０（検証）の妥当性を確認した。図６（ｂ）に示されるような欠陥密度ＤＤと重合度ＰＦとの相関を示すデータを準備した。目標重合度ＰＤ＝ＰＦ５１が得られるように決定された照度Ｉｃおよび照射時間ｔｐから意図的に照度Ｉｃを変更した条件でインプリント材に光を照射し、インプリント材を硬化させてパターンを得た。このパターンの欠陥密度ＤＤを検査装置で検査したところ、ＤＤ＝ＤＤ５２であった。ＰＤ＝ＰＦ５１における欠陥密度ＤＤの許容範囲は、ＤＤ＝ＤＤ５１を含むＡＲ２である。ＤＤ＝ＤＤ５２は、許容範囲ＡＲ２から外れているので、インプリント材の硬化は適正ではないと判断された。照度Ｉｃを正しい値に調整しなおしてインプリントを行ったところ、欠陥密度ＤＤがＤＤ＝Ｄ５１を含む許容範囲ＡＲ２に入った。
【符号の説明】
【００４５】
１００：インプリント装置、Ｓ：基板、Ｍ：型、１１０：照射部、１１２：光源、１１４：シャッター、１１６：調整部、１３２：照度検出部、１４２：離型力検出部
【図１】
2018019102.tif 000003
【図２】
2018019102.tif 000004
【図３】
2018019102.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018019102.tif 000007
【図６】
2018019102.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月18日(2017.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光化学反応速度が照射される光の照度の平方根に比例するインプリント材に型を接触させた状態で光を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パターンを形成するインプリント装置であって、
前記インプリント材を硬化させるための光を前記インプリント材に照射する照射部と、
前記照射部を制御する制御部と、
前記インプリント材の重合に関する目標値を取得する取得部と、を備え、
前記制御部は、前記照射部により前記インプリント材に照射される光の照度の平方根と、取得した前記重合に関する目標値と、に基づいて、前記照射部による前記インプリント材に対する照射時間を決定する、
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
ラジカル重合型のインプリント材に型を接触させた状態で光を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パターンを形成するインプリント装置であって、
前記インプリント材を硬化させるための光を前記インプリント材に照射する照射部と、
前記照射部を制御する制御部と、
前記インプリント材の重合に関する目標値を取得する取得部と、を備え、
前記制御部は、前記照射部により前記インプリント材に照射される光の照度の平方根と、取得した前記重合に関する目標値と、に基づいて、前記照射部による前記インプリント材に対する照射時間を決定する、
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項３】
前記制御部は、取得した前記重合に関する目標値を前記照度の平方根で割る処理を行うことにより、前記照射時間を決定する、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】
前記制御部は、前記照射部により前記インプリント材に照射される光の照度をＩｃ、前記照射部による前記インプリント材に対する照射時間をｔｃ、係数をｋ、前記インプリント材に対する照射による前記インプリント材の目標光重合度をＰＤとしたときに、ＰＤ＝ｋ×（√Ｉｃ）×ｔｃ
に従って前記照射時間を決定する、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】
前記照射部によって前記インプリント材に照射される光の照度を検出する照度検出部を更に備え、
前記制御部は、前記照度検出部によって検出された照度をＩｃとして、
ＰＤ＝ｋ×（√Ｉｃ）×ｔｃ
に従って前記照射時間を決定する、
ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
【請求項６】
基板の上に前記インプリント材を供給する供給部と、
前記インプリント材と前記型との相対距離を変更する駆動機構と、
前記インプリント材と前記型とを離隔させるために要する離型力を検出する離型力検出部と、を更に備え、
前記基板の上に供給された前記インプリント材に前記型が接触するように前記駆動機構によって前記相対距離が設定された状態で前記インプリント材が硬化するように前記照射部によって前記インプリント材に光が照射され、その後、前記インプリント材と前記型とが離隔するように前記駆動機構によって前記相対距離が変更され、
前記制御部は、前記離型力が許容範囲から外れている場合に、前記照射時間を再決定する、
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項７】
基板の上に前記インプリント材を供給する供給部と、
前記インプリント材と前記型との相対距離を変更する駆動機構と、
前記インプリント材と前記型とを離隔させるために要する離型力を検出する離型力検出部と、を更に備え、
前記基板の上に供給された前記インプリント材に前記型が接触するように前記駆動機構によって前記相対距離が設定された状態で前記インプリント材が硬化するように前記照射部によって前記インプリント材に光が照射され、その後、前記インプリント材と前記型とが離隔するように前記駆動機構によって前記相対距離が変更され、
前記制御部は、前記離型力と前記離型力を前記型に作用させた時間との積が許容範囲から外れている場合に、前記照射時間を再決定する、
ことを特徴とする請求項３乃至５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、前記パターンの欠陥密度が許容範囲から外れている場合に、前記照射時間を再決定する、ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記インプリント材が目標重合度の所定の範囲に収まるように硬化されたかどうかを判断し、前記インプリント材が目標重合度の所定の範囲に収まるように硬化されていないと判断した場合に、前記照射時間を決定する、ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
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にパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンが形成された基板を加工する工程と、
を含み、加工された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。