(57)【要約】  凝縮性ガスを含む雰囲気中でのインプリント処理において、基板上にパターンを従来より精度よく形成する。  圧縮により液化する凝縮性ガスを含む雰囲気中で基板上のインプリント材と型のパターンとを押し付ける工程と、インプリント材の硬化工程と、インプリント材と前記型とを離す工程とを行ってインプリント材にパターンを形成するインプリント処理に用いられる型のパターンをコンピュータを用いて決定する決定方法であって、押し付ける工程においてインプリント材と型のパターンとの間の凝縮性ガスが液化してインプリント材に溶けた凝縮液が、押し付ける工程の終了後にインプリント材から脱離することによってインプリント材のパターンが収縮する収縮量を計算し、収縮量を用いて型のパターンの寸法を決定する。
2015068215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮により液化する凝縮性ガスを含む雰囲気中で基板上のインプリント材と型のパターンとを押し付ける工程と、前記インプリント材の硬化工程と、前記インプリント材と前記型とを離す工程とを行って前記インプリント材にパターンを形成するインプリント処理に用いられる前記型のパターンをコンピュータを用いて決定する決定方法であって、
前記押し付ける工程において前記インプリント材と前記型のパターンとの間の前記凝縮性ガスが液化して前記インプリント材に溶けた凝縮液が、前記押し付ける工程の終了後に前記インプリント材から脱離することによって前記インプリント材のパターンが収縮する、収縮量を計算する計算工程と、
計算された前記収縮量を用いて前記型のパターンの寸法を決定する決定工程とを有することを特徴とする決定方法。
【請求項２】
前記計算工程において、前記インプリント材に溶けた前記凝縮液の濃度と、前記濃度と前記収縮量との関係と、を用いて前記収縮量を計算することを特徴とする請求項１に記載の決定方法。
【請求項３】
前記計算工程において、前記雰囲気中における前記凝縮性ガスの濃度から前記凝縮液の濃度を求めることを特徴とする請求項２に記載の決定方法。
【請求項４】
前記計算工程において、前記雰囲気中における前記凝縮性ガスの濃度分布を用いて、前記インプリント材に形成されるパターン領域における前記凝縮液の濃度分布を求め、
前記凝縮液の濃度分布を用いて前記収縮量を計算することを特徴とする請求項３に記載の決定方法。
【請求項５】
前記計算工程において、
前記押し付ける工程において前記インプリント材と前記型のパターンとの間に閉じ込められる前記凝縮性ガスの量を用いて、前記インプリント材に形成されるパターン領域における前記凝縮液の濃度分布を求め、
前記凝縮液の濃度分布を用いて前記収縮量を計算することを特徴とする請求項３又は４に記載の決定方法。
【請求項６】
前記計算工程において、寸法が互いに異なる複数のパターン要素のそれぞれについて前記収縮量を計算することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の決定方法。
【請求項７】
前記決定工程において、前記インプリント材の硬化工程における前記インプリント材の硬化による収縮量を用いて、前記型のパターンの寸法を決定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の決定方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の決定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の決定方法を実行することを特徴とするコンピュータ。
【請求項１０】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の決定方法を用いて型のパターンの寸法を決定する工程と、
決定された寸法となるように型にパターンを加工する工程とを有することを特徴とする型製造方法。
【請求項１１】
インプリント方法であって、
請求項１０の型製造方法を用いて製造された型を用いて、
圧縮により液化する凝縮性ガスを含む雰囲気中で基板上のインプリント材と前記型のパターンとを押し付ける工程と、
前記インプリント材の硬化工程と、
前記インプリント材と前記型とを離す工程と、を行って前記インプリント材に目標パターンを形成することを特徴とするインプリント方法。
【請求項１２】
圧縮により液化する凝縮性ガスを含む雰囲気中で基板上のインプリント材と型のパターンとを押し付けた後に前記インプリント材と前記型とを離すことにより、前記インプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
請求項１０の型製造方法を用いて製造された型と、
前記凝縮性ガスを前記雰囲気中に供給する供給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１３】
圧縮により液化する凝縮性ガスを含む雰囲気中で基板上のインプリント材と型のパターンとを押し付けた後に前記インプリント材と前記型とを離すことにより、前記インプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
前記雰囲気中における前記凝縮性ガスの濃度を測定する測定部と、
パターンの寸法が互いに異なる複数の型と、
前記測定部による測定結果を用いて、前記複数の型の中から使用すべき型を選択する選択部とを有し、
前記選択部により選択された型を用いてインプリント材にパターンを形成することを特徴とするインプリント装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３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工程と、
パターンが形成された基板を加工して物品を製造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、インプリント用型のパターンの決定方法、インプリント方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上の樹脂（インプリント材）を型（モールド、原版、マスク）のパターンで成形して、樹脂のパターンを基板（ウエハ、ガラス基板など）上に形成するインプリント技術が注目を集めている。この技術により、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。インプリント技術として、光硬化法、熱硬化法、ゾルゲルインプリント法がある。例えば、光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板上のショット領域（インプリント領域）に紫外線硬化樹脂（インプリント樹脂、光硬化樹脂）を塗布する。次に、この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離型することにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。【０００３】
特許文献１は、インプリント雰囲気に型と樹脂とを押し付けた際の圧力上昇（圧縮）により凝縮して液化する凝縮性ガスを使用したインプリント装置を開示している。凝縮性ガスは、液化すると、気体時に比べて体積が数百分の１にまで小さくなるので、押し付けた型と基板との間に残留するガスによるパターン形成への影響を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０３８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
凝縮性ガスを含む雰囲気中でのインプリント処理において、樹脂内に吸収された凝縮液が押付終了後に樹脂から外部に脱離するため、基板上に形成されたパターンが収縮し、パターンの形状を劣化させてしまう場合があることがわかった。例えば、パターンの線幅が細くなったり、表面の粗さが大きくなったり、パターンの形状が矩形から崩れたりする。【０００６】
そこで、本発明は、凝縮性ガスを含む雰囲気中でのインプリント処理において、基板上にパターンを従来より精度よく形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の一側面は、圧縮により液化する凝縮性ガスを含む雰囲気中で基板上のインプリント材と型のパターンとを押し付ける工程と、前記インプリント材の硬化工程と、前記インプリント材と前記型とを離す工程とを行って前記インプリント材にパターンを形成するインプリント処理に用いられる前記型のパターンをコンピュータを用いて決定する決定方法であって、前記押し付ける工程において前記インプリント材と前記型のパターンとの間の前記凝縮性ガスが液化して前記インプリント材に溶けた凝縮液が、前記押し付ける工程の終了後に前記インプリント材から脱離することによって前記インプリント材のパターンが収縮する、収縮量を計算する計算工程と、計算された前記収縮量を用いて前記型のパターンの寸法を決定する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、凝縮性ガスを含む雰囲気中でのインプリント処理において、基板上にパターンを従来より精度よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１におけるインプリント装置の構成の概要図である。
【図２】型離型後に形成された樹脂のパターンを模式的に示す図である。
【図３】押印時に樹脂に溶解している凝縮液の割合とＣＤ変化量との関係を示す図である。
【図４】型のパターンの決定方法を示す図である。
【図５】押印時の型パターン形状と基板に塗布された樹脂形状とを模式的に示す図である。
【図６】（ａ）：パターン線幅とＣＤ変化量の関係を示す図である。（ｂ）：パターン線幅とパターン高さの平均収縮率の関係を示す図である。
【図７】実施形態２におけるインプリント装置の構成の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
(実施形態１)
図１は、インプリント装置の構成の概要図である。このインプリント装置は、被処理体である基板上の樹脂（インプリント材）と型のパターンとを押し付けた後に、樹脂と型とを離すことにより、樹脂のパターンを基板上に形成する装置である。なお、本実施形態では光硬化法を採用したインプリント装置としているが、熱硬化法など他のインプリント方法にも適用可能である。図１においては、基板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、照明系２と、型保持部３と、基板ステージ４と、塗布部５と、ガス供給部６と、制御部７を備える。
【００１１】
照明系２は、インプリント処理において樹脂１２を硬化させるために、型８を介して樹脂１２に紫外線を照射する。この照明系２は、光源と、光源から射出された紫外線を硬化に適切な光に調整するための光学素子とを有する。
【００１２】
型８は、基板１０に対向する面に所定のパターン（例えば、回路パターンに対応する凹凸パターン）が３次元状に形成された型（モールド）である。型８の材質は、石英等、紫外線を透過させることが可能な材料である。
【００１３】
照明系２の隣りや周囲、あるいは、照明系２に内蔵する形態で不図示のアライメントマーク検出系がある。アライメントマーク検出系は、型と基板との位置合わせのために、下地のインプリント工程にて形成された基板１０上のアライメントマークと、型８上にあるアライメントマークとを検出する。
【００１４】
型保持部３は、真空吸着力や静電力により型８を引きつけて保持する保持部であり、インプリント装置の構造体に支持されている。型保持部３は、型チャック９と、型保持部３をＺ軸方向に移動するための不図示の駆動機構とを含む。この駆動機構により、型保持部３がＺ軸方向に移動して、基板１０上に塗布された樹脂１２への型８のパターンの押印、及び、樹脂１２からの離型の動作を行う。なお、インプリント装置１における押印および離型の動作は、このように、型８をＺ方向に移動させることで実現してもよいが、例えば、基板ステージ４（基板１０）をＺ方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を移動させてもよい。
【００１５】
基板ステージ４は、基板１０を例えば真空吸着により保持し、かつ、ＸＹ平面内で移動可能な基板チャック１１を備えた保持部である。ここで、基板１０は、例えば、単結晶シリコンからなる被処理体であり、この被処理面には、型８により成形される樹脂１２が塗布される。基板ステージ４は、その周囲に、基板ステージ４の６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚ）の位置及び角度を制御できるように複数の参照ミラー（反射部）１３を備える。インプリント装置１は、これらの参照ミラー１３にそれぞれビームを照射することで基板ステージ４の位置を測定する複数のレーザー干渉計（測定手段）１４を備える。レーザー干渉計１４は、基板ステージ４の位置をリアルタイムで計測し、制御部７は、この計測値に基づいて基板１０（基板ステージ４）の位置決め制御を実行する。
【００１６】
塗布部５は、基板１０上に樹脂１２（未硬化樹脂）を塗布する塗布手段である。ここで、樹脂１２は、紫外線を受光することにより硬化する性質を有する光硬化樹脂であって、製造される物品（デバイス）の製造工程等により適宜選択されて、基板上に塗布される。
【００１７】
ガス供給部６は、型８と基板１０上の樹脂１２とを互いに押し付ける押印動作の際に、その押印位置に向かって混合ガスを供給する供給手段（供給部）である。このガス供給部６は、まず、型８、樹脂１２、または基板１０の少なくとも１つに対して溶解または拡散する性質を有する透過性ガスを供給する透過性ガス供給部２０を含む。また、ガス供給部６は、圧力を加えられること（圧力上昇、圧縮）で凝縮し、液化する性質を有する凝縮性ガスを供給する凝縮性ガス供給部２１を含む。
【００１８】
ここで、透過性ガスとしては、ヘリウムや水素などのガスが採用可能である。ただし、透過性ガスとして可燃性の水素を使用する場合には、インプリント装置１内に防爆システムを別途設置し、火気に注意した構成とする必要がある。一方、凝縮性ガスとしては、沸点が大気圧で１５℃以上３０℃以下、あるいは常温での蒸気圧が０．０５ＭＰａ以上１．００ＭＰａ以下であるものが採用可能である。例えば、ＨＦＣ−２４５ｆａ（１、１、１、３、３ペンタフルオロプロパン、ＣＨＦ２ＣＨ２ＣＦ３）が採用可能である。ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）類の他に、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）類やＨＦＯ（ハイドロフロロオレフィン）類などでもよい。
【００１９】
ガス供給部６は、透過性ガス供給部２０と凝縮性ガス供給部２１とから供給されたそれぞれのガスを混合するガス混合部２２と、第１バルブ２３と第２バルブ２４とによりガス混合部２２に供給する各ガスの供給量を制御するガス供給制御部２５とを含む。ガス供給制御部２５は、ガス混合部２２にて各ガスが所望の成分比で混合された混合ガスを、第３バルブ２６を制御することで供給量を調整しつつ、ガス供給ノズル２７からモールド８とウエハ１０とに挟まれた押印位置に供給させる調整部である。なお、このガス供給制御部２５は、インプリント装置１内に単体で設置し、後述の制御部７と回線を介して接続される構成としてもよいし、または制御部７と一体で構成してもよい。
【００２０】
また、このように透過性ガスと凝縮性ガスとの混合ガスを押印位置に供給する場合、インプリント装置１内に２箇所のガス回収ノズル３０、３１を設置してもよい。重力方向に押印位置よりも高い位置に第１ガス回収ノズル３０を設置し、一方、押印位置よりも低い位置に第２ガス回収ノズル３１を備える。ガス回収ノズル３０、３１は、それぞれ第１および第２ガス回収部３２、３３に接続される。この構成により、第１ガス回収部３２で回収されたガスは、比重が小さい透過性ガスの存在比が高くなり、一方、第２ガス回収部３３で回収されたガスは、比重の重い凝縮性ガスの存在比が高くなる。したがって、インプリント装置１内で分離した透過性ガスと凝縮性ガスとを効率良く回収することができるので、ガスのリサイクルに有利である。
【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等を制御しうる。制御部７は、例えば、コンピュータ等で構成され、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、プログラム等にしたがって各構成要素の制御を実行しうる。本実施形態では、制御部７は、型保持部３や基板ステージ４などの動作に加え、レーザー干渉計１４や不図示のアライメント検出系の処理動作を制御する。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の他の部分とは別の場所に設置してもよい。
【００２２】
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。まず、制御部７は、不図示の基板搬送装置により基板ステージ４に基板１０を載置および固定させた後、基板ステージ４を塗布部５の塗布位置へ移動させる。その後、塗布部５は、塗布工程として基板１０の所定のショット（インプリント領域）に樹脂（未硬化樹脂）１２を塗布する。次に、制御部７は、基板１０上の当該ショットが型８の直下に位置するように、所定の位置に基板ステージ４を移動させる。次に、制御部７は、型８と基板１０上の当該ショットとの位置合わせ、および不図示の倍率補正機構による型８の倍率補正などを実施した後、型駆動機構を駆動させ、基板１０上の樹脂１２に基板８を押し付ける（押印工程）。この押印により、樹脂１２は、型８に形成されたパターンの凹部に充填される。この状態で、照明系２は、硬化工程として型８の背面（上面）から紫外線を照射し、型８を透過した紫外線により樹脂を硬化させる。そして、樹脂１２が硬化した後、制御部７は、型駆動機構を再駆動させ、型８を基板１０から引き離す（離型工程）。これにより、ウエハ１０上のショットの表面には、３次元形状の樹脂１２のパターンが形成される。
【００２３】
上記インプリント処理において、少なくとも押印工程は、基板と型との間の空間に凝縮性ガスを供給し、凝縮性ガスを含む雰囲気中で行う。凝縮性ガスは、基板と型との間で圧縮により液化して、気体時に比べて体積が数百分の１にまで小さくなるので、残留ガスによるパターン形成への影響を抑えることができる。また、凝縮性ガスが液化した凝縮液が樹脂１２内に吸収されることで樹脂１２の粘度が低下するため、押印時に型のパターンの凹部への樹脂の広がり速度が速くなり、パターンの形成をより短時間で完了させる利点がある。
【００２４】
ただし、凝縮性ガスを含む雰囲気中でのインプリント処理において、押印工程の終了後、例えば離型後に樹脂が当該雰囲気に触れ始めると、樹脂１２内に吸収されている凝縮液が樹脂１２から外部に脱離する。そのため、基板上に形成された樹脂のパターンが収縮し、樹脂のパターンの形状を劣化させてしまう場合がある。この傾向は凝縮性ガスの濃度が高い程強く、一方、凝縮性ガスの濃度が高い方がパターン形成時間を短くできるため、型パターンから樹脂パターンへの形状転写正確性と装置生産性（スループット）はトレードオフの関係にある。
【００２５】
図２に、型８のパターンを樹脂１２から離した後に形成された樹脂１２の凸部１２１を示した。図２には、比較のために、樹脂１２の凸部１２１を形成した型８の凹部（凸部８１と凸部８２との間）を、樹脂１２の凸部１２１の上に表示している。型８の凹部の線幅をＬ、高さをＨとする。図２では、樹脂１２に溶けた凝縮液が脱離することにより樹脂１２の凸部１２１が収縮して、凸部１２１の線幅がＬより小さいＬ’になり、線幅（ＣＤ）の変化量ΔＣＤは、ΔＣＤ＝Ｌ−Ｌ’となる。また、凸部１２１の平均高さはＨより小さいＨ’になっている。ここで、平均高さは、凸部１２１の上面部の各位置における高さの平均値である。
【００２６】
樹脂のパターンの収縮は、樹脂に溶解している凝縮液の溶解量（濃度）に関連する。図３に、高さ６０ｎｍ、線幅１００ｎｍのパターン要素について、押印時に凝縮性ガスが液化して樹脂に溶解している凝縮液の割合（濃度）と、パターンの収縮によるＣＤ変化量の関係を示した。図３に示すように、凝縮液の溶解濃度とＣＤ変化量は、ほぼ線形の関係にある。したがって、樹脂に溶解している凝縮液の濃度が分かれば、樹脂のパターンの収縮量（幅や高さの変化量）が求まる。
【００２７】
次に、インプリント処理に用いられる型のパターンの決定方法を説明する。この決定方法は、型のパターンの設計においてコンピュータを用いて行われる。当該型のパターンの決定方法は、コンピュータの処理部（ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ等）がプログラムを読み出して実行され、コンピュータがパターンのデータを用いて計算することにより行われる。本実施形態の機能を実現するソフトウェアやプログラムはネットワーク又は各種記憶媒体を介して１つ又は複数のコンピュータよりなる情報処理装置に供給される。その情報処理装置の処理部が、記録媒体または記憶媒体に記録または記憶されたプログラムを読み出すことにより、プログラムが実行される。離れた位置にある複数のコンピュータが有線又は無線通信で互いにデータを送受信することにより、プログラムの各種処理を行っても良い。情報処理装置の処理部は、後述する各ステップを実行する各手段を構成する。
【００２８】
図４に型のパターンの決定方法のフローチャートを示す。
【００２９】
まず、コンピュータは、基板上に形成すべき目標パターンの寸法の情報を取得する（ステップ１）。寸法の情報としては、パターンの幅（縦、横）や高さ（深さ）、幅と高さの比、ピッチ、半径、形状などが挙げられる。本決定方法で決定される寸法は、パターンの幅のみ、または、高さのみなど、少なくとも１つの寸法の情報でよい。次に、型のパターンの仮の寸法を設定する（ステップ２）。ここでは、例えば、型のパターンの凹部の寸法を、凹部により形成される目標パターンの凸部の寸法と同じに設定する。
【００３０】
次に、押印時に凝縮性ガスが液化して樹脂に溶解している凝縮液の濃度とパターンの収縮との関係を表すデータを取得する（ステップ３）。パターンの収縮のデータとしては、パターンの幅や高さの収縮量（変化量）や体積収縮率（単位体積あたりの収縮率）が挙げられる。このデータは、予めコンピュータ内のメモリ（記憶部）に記憶されていてもよいし、外部の装置から回線を介して取得されてもよい。データは、実際にインプリント処理を行って測定した結果を分析することにより作成してもよいし、コンピュータシミュレーションによる計算によって作成してもよい。
【００３１】
次に、ステップ３で取得したデータを用いて、樹脂に溶けた凝縮液が型と樹脂とを押し付ける工程の終了後に樹脂から脱離することによって樹脂のパターンが収縮する収縮量を計算する（ステップ４）。ここでは、ステップ２で設定された型のパターンの仮の寸法を用いて計算し、押印時に樹脂に溶解している凝縮液の濃度を所定の値に設定して計算する。
【００３２】
次に、ステップ４で計算された収縮量を用いて、樹脂に形成されたパターンの寸法が目標寸法となるように、型のパターンの仮の寸法を大きくなるように変更し、決定する（ステップ５）。つまり、計算された収縮量を補正するように型のパターンの寸法を大きくする。例えば、目標パターンの寸法が３０ｎｍであり、ステップ４で計算された収縮量が寸法で０．５ｎｍであるとする。その場合、型のパターンの寸法を、目標パターンの寸法より、計算された収縮量の寸法分だけ大きい寸法に決定する。つまり、型のパターンの寸法を３０ｎｍより０．５ｎｍだけ大きい寸法３０．５ｎｍに決定する。硬化工程における樹脂の硬化による収縮など、パターン形成に関係する影響をも考慮して、型のパターンの寸法を決定してもよい。樹脂の硬化による収縮量が寸法で０．４ｎｍであれば、上記例において、型のパターンの寸法を、３０．５ｎｍにさらに樹脂の硬化による収縮量分０．４ｎｍ大きくして３０．９ｎｍに決定する。
【００３３】
なお、型のパターン領域の倍率補正のために、型の４つの側面を押すことによって型を僅かに縮め変形できるようにパターン領域の寸法を基板上のパターン領域（ショット領域）よりも大きくなるように設定することもある。
【００３４】
押印時に樹脂に溶解している凝縮液の濃度は、インプリント処理における雰囲気中の凝縮性ガスの濃度に比例する。そのため、雰囲気中の凝縮性ガスの濃度だけ分かっている場合には、雰囲気中の凝縮性ガスの濃度から押印時に樹脂に溶解している凝縮液の濃度を求めても良い。または、凝縮性ガスの濃度とパターンの収縮量との関係を表すデータを予め取得しておいて、そのデータを用いて凝縮性ガスの濃度からパターンの収縮量を直接計算してもよい。
【００３５】
インプリント処理を行う雰囲気中の凝縮性ガスの濃度は、凝縮性ガスの供給口と回収口の配置、周辺部材の配置に影響され、雰囲気中において凝縮性ガスの濃度分布ができてしまう。また、型８の中心部と周辺部とで濃度が異なる分布を生じる。凝縮性ガスの濃度が異なると、樹脂への凝縮液の溶解濃度が異なり、離型時に凝縮液が樹脂から脱離することによる樹脂パターンの体積収縮率が異なる。つまり、凝縮性ガスの濃度分布によって、樹脂に形成されるパターンの各所での体積収縮率が異なってしまう。
【００３６】
そのため、ステップ４の計算において、雰囲気中における凝縮性ガスの濃度分布を用いて樹脂に形成されるパターン領域における凝縮液の濃度分布を求め、その濃度分布を用いて、型のパターンの要素（場所）ごとにパターン要素の収縮量を計算してもよい。そして、ステップ５において、各パターン要素に対して寸法を変更し、決定してもよい。
【００３７】
また、型と基板を近づけて押印を行う際に倍率補正のために型を変形させると、型の形状によって、型と樹脂の間に閉じ込められる凝縮性ガスの量が各場所で異なる場合がある。この場合にも、樹脂への凝縮液の溶解濃度が各所で異なり、離型時に凝縮液が樹脂から脱離することによる樹脂パターンの体積収縮率が各所で異なる。図５に、倍率補正のために型を変形させたとき、押印直前における、型のパターンの断面形状、および、基板上に塗布された樹脂の形状を模式的に示した。図５（ａ）と図５（ｂ）とでは、型のパターンの形状とサイズも、塗布された樹脂の液滴の形状とサイズも等しいが、型８の変形によって型の凸部の位置が異なる。図５（ａ）では、型８の凸部８１と凸部８２との間の凹部が樹脂１２の半円状の液滴中央の真上に位置する。図５（ｂ）では、型８の凸部８１、８２が樹脂１２の液滴中央の真上に位置し、型８の凹部が樹脂１２の２つの液滴間に位置する。このように、図５（ａ）と（ｂ）とでは、型８の凸部（凹部）と樹脂１２の液滴との相対的位置が異なる。このため、図５（ａ）に比べて、図５（ｂ）の方が、型８の凹部と樹脂１２との間の空間が大きく、型８の凹部と樹脂１２との間に閉じ込められる凝縮性ガスの量が大きい。型のパターンの形状とサイズおよび配置、それらにそれぞれ対向する基板に塗布された樹脂の液滴の形状とサイズと配置のデータ、及び、押印時に変形される型の形状のデータを用いて、型８の複数の凹部の各所に閉じ込められるガス量を求めることができる。また、押印時の型の形状のデータを用いて計算することもできる。そして、樹脂と型のパターンとの間に閉じ込められる凝縮性ガスの量を用いて、樹脂に形成されるパターン領域における凝縮液の濃度分布を求めることができる。
【００３８】
このように、ステップ４の計算において、雰囲気中の凝縮性ガスの濃度分布や型の複数の凹部の各所に閉じ込められるガス量を用いて、樹脂のパターンの各所での樹脂内の凝縮液の濃度分布が求め、各所のパターン要素の収縮量を求めることができる。
【００３９】
また、インプリント処理の雰囲気中の凝縮性ガスの濃度が同じで、樹脂への凝縮液の溶解率が同じで、凝縮液の脱離による樹脂の体積収縮率が同じ条件下であっても、形成されるパターンの寸法によって、パターンの寸法の収縮量（収縮率）は異なる。
【００４０】
図６（ａ）に、樹脂へ凝縮液が３０％溶解した（樹脂における凝縮液の濃度３０％）場合における、高さが６０ｎｍの型パターンについて、型パターン線幅Ｌと、樹脂のパターン収縮によるＣＤ変化量ΔＣＤの関係を示した。図６（ａ）から、線幅２００ｎｍ以下の微細パターンでは、線幅に対してＣＤ変化量は、ほぼ線形の関係であることが分かる。ただし、線幅が５００ｎｍ以上では、線幅に関わらずＣＤ変化量はほぼ同じである。
【００４１】
図６（ｂ）に、樹脂へ凝縮液が２５％溶解した（樹脂における凝縮液の濃度２５％）場合における、高さが６０ｎｍの型パターンについて、型パターン線幅Ｌと、樹脂のパターン収縮によるパターンの高さの平均収縮率の関係を示した。ここで、平均収縮率は、樹脂パターンの凸部の上面の各位置における高さの収縮率（収縮量÷６０ｎｍ）の平均値を示している。図６（ｂ）から、線幅が大きくなるほど、パターン高さの平均収縮率が大きくなっていることが分かる。
【００４２】
このように、パターンの寸法によって、樹脂のパターン収縮量（収縮率）が異なり、予測することもできる。そこで、ステップ４の計算において、型のパターンのうち互いに寸法が異なる複数のパターン要素のそれぞれについて、凝縮液の脱離によるパターン要素の幅や高さの収縮量を計算する。そして、ステップ５において、型の複数のパターン要素のそれぞれについて、計算された収縮量を用いて、型パターンの寸法を決定する。
【００４３】
つまり、ステップ４の収縮量の計算において、以下のステップを行ってもよい。パターンの各位置での凝縮性ガスの局所濃度（濃度分布）や、複数の凹部のそれぞれに閉じ込められる凝縮性ガスの量から、樹脂に形成される各パターン要素の体積収縮率を算出する。次に、各パターン要素の寸法によって、パターン幅と高さの収縮率が異なることを反映して、算出された体積収縮率から、パターン幅と高さそれぞれの収縮量（収縮率）を求める。そして、ステップ５において、この収縮量分を調整して、型の各パターン要素の寸法を決定する。
【００４４】
さらに、このようにして決定された型のパターンの寸法を用いて、インプリント処理のシミュレーションや実測により、収縮後の樹脂のパターンの寸法を計算し、目標寸法と比較して、所定の誤差範囲内になるかを判定しても良い。判定の結果、誤差が大きければ、型パターンの寸法をさらに変更して該判定を行う処理を繰り返してもよい。
【００４５】
以上のように、本実施形態によれば、型と基板との押し付けの際に樹脂に溶けた凝縮液が樹脂から脱離することによって樹脂のパターンが収縮する収縮量を考慮して、型のパターンの寸法を決定している。したがって、凝縮性ガスを含む雰囲気中でのインプリント処理において、その収縮によるパターン形成の影響を低減し、基板上にパターンをより高精度に形成することができる。
【００４６】
(実施形態２)
次に、実施形態２に係るインプリント装置の構成について説明する。図７は、本実施形態のインプリント装置１００の構成の概要図である。実施形態１と重複する構成については説明を省略する。
【００４７】
インプリント装置１００は、装置内の雰囲気中における凝縮性ガスの濃度を計測する計測装置（測定部）１５と、複数の型を収納した型収納部４１を備える。複数の型は、同じ寸法の目標パターンを基板上の樹脂に形成するために製造された型であって、型のパターンの寸法が互いに異なるように製造されている。また、凝縮性ガスの濃度を変えながら複数の濃度について実施形態１の計算方法を行い、型のパターンの寸法を決定して、複数の型を製造してもよい。
【００４８】
本実施形態では、制御部（選択部）７は、計測装置１５によって測定された凝縮性ガスの濃度の測定結果と、凝縮性ガスの濃度と樹脂に形成されるパターンの収縮との関係を表すデータを用いて、複数の型のうち使用に最適な型を選択する。
【００４９】
上記のように、型と基板との押し付けの際に圧縮により液化して樹脂に溶けた凝縮液が、押付工程の終了後に樹脂から脱離することによって樹脂のパターンが収縮する収縮量は、雰囲気中の凝縮性ガスの濃度に依存する。そのため、予め収縮量と濃度との関係を表すデータを求めてメモリに記憶しておいてもよいし、型の選択の都度、計測装置１５によって測定された凝縮性ガスの濃度の測定結果から収縮量を計算してもよい。収縮量の計算には、実施形態１の計算方法も用いることができる。
【００５０】
制御部７は、その収縮量を考慮して、イプリント処理によって樹脂に形成されるパターンの寸法が目標パターンの寸法に一番近くなる、パターン寸法を有する型を選択する。
【００５１】
選択された型は、型収納部４１から不図示の型搬送系によって、型保持部３まで搬送され、型チャック９で固定される。
【００５２】
そして、制御部７は、不図示の基板搬送装置により基板ステージ４に基板１０を載置および固定させた後、基板ステージ４を塗布部５の塗布位置へ移動させる。その後、塗布部５は、塗布工程として基板１０の所定のショット（インプリント領域）に樹脂（未硬化樹脂）１２を塗布する。次に、制御部７は、基板１０上の当該ショットが型８の直下に位置するように、所定の位置に基板ステージ４を移動させる。次に、制御部７は、型８と基板１０上の当該ショットとの位置合わせ、および不図示の倍率補正機構による型８の倍率補正などを実施した後、型駆動機構を駆動させ、基板１０上の樹脂１２に基板８を押し付ける（押印工程）。この押印により、樹脂１２は、型８に形成された凹部に充填される。この状態で、照明系２は、硬化工程として型８の背面（上面）から紫外線を照射し、型８を透過した紫外線により樹脂を硬化させる。そして、樹脂１２が硬化した後、制御部７は、型駆動機構を再駆動させ、型８を基板１０から引き離す（離型工程）。凝縮性ガスが樹脂１２から脱離するので樹脂パターンは収縮する。型は、この収縮分を考慮した寸法のパターンになっているので、基板１０上のショットの表面には、目標パターンと同じまたはほぼ同じ３次元形状のパターンが形成される。
【００５３】
以上のように、本実施形態によれば、凝縮液が樹脂から脱離することによって樹脂のパターンが収縮する収縮量を考慮して、型を選択しているため、選択した型を使用することによって高精度に樹脂に目標パターンを形成することができる。
【００５４】
(実施形態３)
上述の実施形態１のパターン決定方法を用いて作成された型パターンは、型製造装置（描画装置）に入力されるデータの形式に合わせてデータ変換され、そのデータが型製造装置に入力される。そして、型製造装置は、その入力データに基づき、型ブランクスにパターンを描画して、エッチングなどを行って型を製造する。
【００５５】
製造された型はインプリント装置に搬入され、上述のように、インプリント装置でその型を用いたインプリント処理が行われ、基板上にパターンが形成される。
【００５６】
［物品の製造方法］
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、デバイス製造方法は、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の製造方法は、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。
【００５７】
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。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年4月19日(2016.4.19)
【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】
圧縮により液化する凝縮性ガスを含む雰囲気中で基板上のインプリント材と型のパターンとを押し付ける工程と、前記インプリント材の硬化工程と、前記インプリント材と前記型とを離す工程とを行って前記インプリント材にパターンを形成するインプリント処理に用いられる前記型のパターンをコンピュータを用いて決定する決定方法であって、
前記押し付ける工程において前記インプリント材と前記型のパターンとの間の前記凝縮性ガスが液化して前記インプリント材に溶けた凝縮液が、前記押し付ける工程の終了後に前記インプリント材から脱離することによって前記インプリント材のパターンが収縮する、収縮量を計算する計算工程と、
計算された前記収縮量を用いて前記型のパターンの寸法を決定する決定工程とを有することを特徴とする決定方法。
【請求項２】
前記計算工程において、前記インプリント材に溶けた前記凝縮液の濃度と、前記濃度と前記収縮量との関係と、を用いて前記収縮量を計算することを特徴とする請求項１に記載の決定方法。
【請求項３】
前記計算工程において、前記雰囲気中における前記凝縮性ガスの濃度から前記凝縮液の濃度を求めることを特徴とする請求項２に記載の決定方法。
【請求項４】
前記計算工程において、前記雰囲気中における前記凝縮性ガスの濃度分布を用いて、前記インプリント材に形成されるパターン領域における前記凝縮液の濃度分布を求め、
前記凝縮液の濃度分布を用いて前記収縮量を計算することを特徴とする請求項３に記載の決定方法。
【請求項５】
前記計算工程において、
前記押し付ける工程において前記インプリント材と前記型のパターンとの間に閉じ込められる前記凝縮性ガスの量を用いて、前記インプリント材に形成されるパターン領域における前記凝縮液の濃度分布を求め、
前記凝縮液の濃度分布を用いて前記収縮量を計算することを特徴とする請求項３又は４に記載の決定方法。
【請求項６】
前記計算工程において、寸法が互いに異なる複数のパターン要素のそれぞれについて前記収縮量を計算することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の決定方法。
【請求項７】
前記決定工程において、前記インプリント材の硬化工程における前記インプリント材の硬化による収縮量を用いて、前記型のパターンの寸法を決定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の決定方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の決定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
型のパターンを決定するプロセッサを有するコンピュータであって、
前記型は、圧縮により液化する凝縮性ガスを含む雰囲気中で基板上のインプリント材と型のパターンとを押し付ける工程と、前記インプリント材の硬化工程と、前記インプリント材と前記型とを離す工程とを行って前記インプリント材にパターンを形成するインプリント処理に用いられ、
前記プロセッサは、
前記押し付ける工程において前記インプリント材と前記型のパターンとの間の前記凝縮性ガスが液化して前記インプリント材に溶けた凝縮液が、前記押し付ける工程の終了後に前記インプリント材から脱離することによって前記インプリント材のパターンが収縮する、収縮量を計算し、
計算された前記収縮量を用いて前記型のパターンの寸法を決定することを特徴とするコンピュータ。
【請求項１０】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の決定方法を用いて型のパターンの寸法を決定する工程と、
決定された寸法となるように型にパターンを加工する工程とを有することを特徴とする型製造方法。
【請求項１１】
インプリント方法であって、
請求項１０の型製造方法を用いて製造された型を用いて、
圧縮により液化する凝縮性ガスを含む雰囲気中で基板上のインプリント材と前記型のパターンとを押し付ける工程と、
前記インプリント材の硬化工程と、
前記インプリント材と前記型とを離す工程と、を行って前記インプリント材に目標パターンを形成することを特徴とするインプリント方法。
【請求項１２】
圧縮により液化する凝縮性ガスを含む雰囲気中で基板上のインプリント材と型のパターンとを押し付けた後に前記インプリント材と前記型とを離すことにより、前記インプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
請求項１０の型製造方法を用いて製造された型と、
前記凝縮性ガスを前記雰囲気中に供給する供給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１３】
圧縮により液化する凝縮性ガスを含む雰囲気中で基板上のインプリント材と型のパターンとを押し付けた後に前記インプリント材と前記型とを離すことにより、前記インプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
前記雰囲気中における前記凝縮性ガスの濃度を測定する測定部と、
パターンの寸法が互いに異なる複数の型と、
前記測定部による測定結果を用いて、前記複数の型の中から使用すべき型を選択する選択部とを有し、
前記選択部により選択された型を用いてインプリント材にパターンを形成することを特徴とするインプリント装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３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工程と、
パターンが形成された基板を加工して物品を製造する工程とを有することを特徴とする物品の製造方法。
【国際調査報告】
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2015068215.tif 000011
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