特許 6585521 テンプレート、インプリント方法およびインプリント装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6585521

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】テンプレート、インプリント方法およびインプリント装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20190919BHJP

   B29C 59/02 20060101ALI20190919BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 502D

   B29C59/02 B

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-26908(P2016-26908)

(22)【出願日】2016年2月16日

(65)【公開番号】特開2017-147294(P2017-147294A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2018年2月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】東芝メモリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 みつ子

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 隆

(72)【発明者】

【氏名】三本木 晶子

(72)【発明者】

【氏名】山田 晶子

(72)【発明者】

【氏名】須藤 武

【審査官】 植木 隆和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０８１０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８４３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４８０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９８１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２９２３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｂ２９Ｃ ５９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

テンプレートパターンと、
前記テンプレートパターンよりも弾性強度が低いテストパターンと、
を備え、
応力発光材料を含む、
ことを特徴とするテンプレート。

【請求項2】

前記応力発光材料からの応力発光は、可視光、赤外光または紫外光である、
ことを特徴とする請求項１に記載のテンプレート。

【請求項3】

応力発光材料を含んだテンプレートと、基板上のレジストと、を接触させる接触ステップと、
前記テンプレートからの応力発光の強度に基づいて、前記テンプレートの姿勢を調整する姿勢調整ステップと、
前記レジストに光を照射して前記レジストを硬化させる硬化ステップと、
前記レジストから前記テンプレートを引き離す離型ステップと、
を含むことを特徴とするインプリント方法。

【請求項4】

前記応力発光の強度に基づいて前記テンプレートの交換時期を判定する判定ステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント方法。

【請求項5】

応力発光材料を含んだテンプレートと、基板上のレジストと、を接触させる接触ステップと、
前記テンプレートからの応力発光で前記テンプレートが備えるテンプレートパターン内の前記レジストの一部を硬化させる第１の硬化ステップと、
前記レジストに光を照射して前記レジストを全硬化させる第２の硬化ステップと、
前記レジストから前記テンプレートを引き離す離型ステップと、
を含むことを特徴とするインプリント方法。

【請求項6】

請求項１に記載のテンプレートと基板上のレジストとを接触させた場合の前記テンプレートからの応力発光の強度を計測する受光部と、
前記応力発光の強度に基づいて、前記テンプレートの姿勢を調整する指示を生成するコントローラと、
前記指示に基づいて、前記テンプレートの姿勢を調整する姿勢制御機構と、
を備えることを特徴とするインプリント装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、テンプレート、インプリント方法およびインプリント装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程で用いられる技術の１つにインプリントリソグラフィがある。インプリントリソグラフィは、電子ビーム（Electron Beam：ＥＢ）描画等によって形成したテンプレートを、被処理基板上のレジストにインプリントすることによって、被処理基板上にレジストパターンを形成する技術である。

【0003】

このようなインプリントリソグラフィでは、テンプレートが空隙パターンなどの大きい空間を有している場合などに、テンプレートをレジストに押し当てると、テンプレートパターンの一部に応力集中が起こる。そして、テンプレートパターンの一部に応力が集中すると、テンプレートの劣化が進行する場合や、形成されるレジストパターンに欠陥が発生する場合がある。このため、インプリント時にテンプレートパターンに発生する応力を正確に計測することが望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−９１１０４号公報

【特許文献2】特開２００４−８５４８３号公報

【特許文献3】特開２０１３−９８１８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、インプリント時にテンプレートパターンに発生する応力を正確に計測することができるテンプレート、インプリント方法およびインプリント装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態によれば、テンプレートが提供される。前記テンプレートは、テンプレートパターンを備えている。また、前記テンプレートは、応力発光材料を含んでいる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の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】図２は、インプリント工程の押当て処理を説明するための図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係るコントローラの構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、第１の実施形態に係るテンプレートの特性を示す図である。

【図5】図５は、応力発光強度に応じた姿勢調整を説明するための図である。

【図6】図６は、第１の実施形態に係る姿勢調整処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図7】図７は、第２の実施形態に係るテンプレート交換処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図8】図８は、第３の実施形態に係るテンプレートの構成を示す図である。

【図9】図９は、第３の実施形態に係るインプリント処理を説明するための図である。

【図10】図１０は、第３の実施形態に係るテンプレート交換処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、第４の実施形態に係るインプリント処理を説明するための図である。

【図12】図１２は、第４の実施形態に係るインプリント処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、コントローラのハードウェア構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に添付図面を参照して、実施形態に係るテンプレート、インプリント方法およびインプリント装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、第１の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。インプリント装置１０１は、ウエハＷＡなどの被転写基板に、モールド基板であるテンプレートＴｘのテンプレートパターンを転写する半導製造装置である。テンプレートＴｘは、インプリントリソグラフィで用いられる原版である。

【0010】

本実施形態のテンプレートＴｘは、テンプレートパターンを備えるとともに、応力発光材料を含有している。この応力発光材料は、被検体であるテンプレートＴｘに加えられた微弱な力学エネルギーを直接光に変換する材料である。したがって、応力発光材料は、応力がかかると、応力の大きさ（荷重強度）に比例した強度で発光する。応力発光材料は、圧力がかかったときだけ発光し、元に戻せば消える。

【0011】

インプリント装置１０１は、テンプレートＴｘがレジスト３へインプリント（押印）された場合のテンプレートＴｘからの応力発光強度を計測し、計測結果に基づいてテンプレートＴｘの姿勢を制御する。

【0012】

テンプレートＴｘは、光を透過する部材を用いて形成されている。光を透過する材料は、石英硝子であってもよいし、透明樹脂であってもよい。テンプレートＴｘは、その表面（下面）側にテンプレートパターンが３次元状に形成されている。テンプレートＴｘのテンプレートパターン面は、平面度が高くウエハＷＡ（レジスト３）面との間の密着性を保っている。

【0013】

インプリント装置１０１は、姿勢制御機構１、原版ステージ２、基板チャック４、試料ステージ５、基準マーク６、アライメントセンサ７、液滴下装置８、ステージベース９、光源１０、受光器１１を備えている。また、本実施形態のインプリント装置１０１は、コントローラ２０を備えている。

【0014】

試料ステージ５は、被加工基板であるウエハＷＡを載置するとともに、載置したウエハＷＡと平行な平面内（水平面内）を移動する。試料ステージ５は、ウエハＷＡに転写材としてのレジスト３を滴下する際にはウエハＷＡを液滴下装置８の下方側に移動させ、ウエハＷＡへの転写処理を行う際には、ウエハＷＡをテンプレートＴｘの下方側に移動させる。

【0015】

また、試料ステージ５上には、基板チャック４が設けられている。基板チャック４は、ウエハＷＡを試料ステージ５上の所定位置に固定する。また、試料ステージ５上には、基準マーク６が設けられている。基準マーク６は、試料ステージ５の位置を検出するためのマークであり、ウエハＷＡを試料ステージ５上にロードする際の位置合わせに用いられる。

【0016】

ステージベース９の底面側（ウエハＷＡ側）には、原版ステージ２が設けられている。原版ステージ２は、テンプレートＴｘの裏面側（テンプレートパターンの形成されていない側の面）からテンプレートＴｘを真空吸着などによって所定位置に固定する。

【0017】

ステージベース９は、原版ステージ２によってテンプレートＴｘを支持するとともに、テンプレートＴｘのテンプレートパターン（回路パターンなど）をウエハＷＡ上のレジスト３に押し当てる。ステージベース９は、上下方向（鉛直方向）に移動することにより、テンプレートＴｘのレジスト３への押し当てと、テンプレートＴｘのレジスト３からの引き離し（離型）と、を行う。インプリントに用いるレジスト３は、例えば、光硬化性などを有した樹脂（光硬化剤）である。また、ステージベース９上には、アライメントセンサ７が設けられている。アライメントセンサ７は、ウエハＷＡの位置検出やテンプレートＴｘの位置検出を行うセンサである。

【0018】

液滴下装置８は、インクジェット方式によってウエハＷＡ上にレジスト３を滴下する装置である。液滴下装置８が備えるインクジェットヘッド（図示せず）は、レジスト３の液滴を噴出する複数の微細孔を有している。

【0019】

光源１０は、光を照射する装置であり、ステージベース９の上方に設けられている。光源１０は、テンプレートＴｘがレジスト３に押し当てられた状態で、テンプレートＴｘ上から光を照射する。なお、光源１０が照射する光は、レジスト３を硬化させることができる光であれば、発光する光は可視光、赤外光、紫外光などの何れの光であってもよい。

【0020】

受光器１１は、ステージベース９の上方に設けられている。受光器１１は、応力発光の発光強度（応力発光強度）を計測する装置である。受光器１１は、テンプレートＴｘをレジスト３に押当てる場合に、テンプレートＴｘから応力発光された光の発光強度を計測する。受光器１１は、テンプレートＴｘの裏面（テンプレートパターンが形成されている面とは反対側の面）側から、応力発光強度を計測する。受光器１１は、計測した応力発光強度を、コントローラ２０に送る。

【0021】

姿勢制御機構１は、テンプレートパターン面に対して垂直な方向に伸縮可能な素子を有している。姿勢制御機構１は、テンプレートＴｘの所定ブロック（領域）ごとにテンプレートＴｘの裏面上に配置されている。換言すると、姿勢制御機構１は、所定の配置間隔で、テンプレートＴｘの裏面上に配置されている。姿勢制御機構１は、テンプレートＴｘをレジスト３に押し当てる場合に、テンプレートＴｘの裏面上の位置毎に位置に応じた力でテンプレートＴｘの裏面を押す。姿勢制御機構１は、テンプレートＴｘの裏面側からテンプレートＴｘを押すことにより、光照射の前のテンプレートＴｘの傾きなどを調整する。姿勢制御機構１は、離型時にはテンプレートＴｘから外される。

【0022】

コントローラ２０は、図示省略しているが、インプリント装置１０１の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。コントローラ２０は、テンプレートＴｘをレジスト３に押当てる場合に、受光器１１から送られてくる計測結果（応力発光強度）に基づいて、テンプレートパターンのうち応力（荷重）が集中している箇所を判別する。コントローラ２０は、応力の判定結果に基づいて、テンプレートＴｘが所望の姿勢となるよう（応力が減少するよう）、姿勢制御機構１を制御する。姿勢制御機構１は、テンプレートパターンの歪み、傾き、曲がり、変形などが緩和（平均化）されるようにテンプレートＴｘの姿勢を調整する。

【0023】

ウエハＷＡへのインプリントを行う際には、試料ステージ５に載せられたウエハＷＡが液滴下装置８の直下まで移動させられる。そして、ウエハＷＡの所定ショット位置にレジスト３が滴下される。

【0024】

その後、試料ステージ５上のウエハＷＡがテンプレートＴｘの直下に移動させられる。そして、テンプレートＴｘがウエハＷＡ上のレジスト３に押し当てられる。換言すると、テンプレートＴｘとレジスト３とが接触させられる。テンプレートＴｘとレジスト３とは、所定時間だけ接触させられる。

【0025】

そして、レジスト３がテンプレートパターンに充填された状態で、光源１０がレジスト３に光を照射してレジスト３を硬化させる。これにより、テンプレートパターンに対応する転写パターンがウエハＷＡ上のレジスト３にパターニングされる。この後、次のショットへのインプリント処理が行われる。そして、ウエハＷＡ上の全てのショットへのインプリント処理が完了すると、ウエハＷＡが搬出される。

【0026】

ここで、インプリント工程の処理手順について説明する。ここでは、インプリント工程におけるテンプレートＴｘのレジスト３への押当て処理について説明する。図２は、インプリント工程の押当て処理を説明するための図である。図２では、インプリント工程におけるウエハＷＡやテンプレートＴｘの一例であるテンプレートＴ１などの断面図を示している。

【0027】

ウエハＷＡの上面にはレジスト３が滴下される。なお、レジスト３は、ウエハＷＡの上面に塗布されてもよい。ウエハＷＡに滴下されたレジスト３の各液滴はウエハＷＡ面内に広がる。そして、図２の（ａ）に示すように、テンプレートＴ１がレジスト３側に移動させられ、図２の（ｂ）に示すように、テンプレートＴ１がレジスト３に押し当てられる。これにより、レジスト３は、テンプレートパターン形状にならって流動する。このように、凹凸パターンであるテンプレートパターンが掘り込まれたテンプレートＴ１をレジスト３に接触させると、毛細管現象によりテンプレートパターン内にレジスト３が流入する。

【0028】

予め設定しておいた時間だけ、レジスト３をテンプレートＴ１に充填させた後、図２の（ｃ）に示すように、テンプレートＴ１の裏面側から光５０が照射される。これにより、光５０がテンプレートＴ１を透過してレジスト３に照射され、レジスト３が硬化する。そして、図２の（ｄ）に示すように、テンプレートＴ１が、レジスト３の硬化によって形成されたレジストパターン３０から離型される。これにより、図２の（ｅ）に示すように、テンプレートパターンを反転させたレジストパターン３０がウエハＷＡ上に形成される。このように、インプリント工程が行われることによって、レジストパターン３０が３次元形状でウエハＷＡ上に成形される。

【0029】

図３は、第１の実施形態に係るコントローラの構成を示すブロック図である。コントローラ２０は、受光器１１、姿勢制御機構１および光源１０に接続されている。コントローラ２０は、入力部２１、応力分布算出部（応力分布算出モジュール）２２、判定部（判定モジュール）３、指示生成部（指示生成モジュール）２４、出力部２５を備えている。

【0030】

入力部２１へは、受光器１１からの応力発光強度が入力される。入力部２１は、応力発光強度を応力分布算出部２２に送る。応力分布算出部２２は、パターンレイアウト（設計データ）と、発光の検出位置と、に基づいて、テンプレートＴｘにおける発光位置を導出する。応力分布算出部２２は、テンプレートＴｘにおける発光位置と、応力発光強度とに基づいて、テンプレートＴｘにおける応力分布を算出する。本実施形態の応力分布算出部２２は、テンプレートＴｘにおける応力分布の代わりに、応力分布に対応する応力発光強度の分布を算出する。本実施形態では、受光器１１は、インプリント時の応力発光強度を計測し、応力分布算出部２２は、インプリント時の応力分布（応力発光強度の分布）を算出する。応力分布は、テンプレートパターンの各位置における応力発光強度の大きさを示すマップである。応力分布算出部２２は、応力分布としての応力発光強度分布を判定部２３に送る。

【0031】

判定部２３は、テンプレートパターンの各位置における応力発光強度が、第１の閾値内であるか否かを判定する。換言すると、判定部２３は、応力分布に対応している応力発光強度の分布が、第１の閾値内であるか否かを判定する。判定部２３は、テンプレートパターンの各位置と、判定結果（第１の閾値以上であるか否か）とを対応付けした第１の判定結果情報を生成して指示生成部２４に送る。

【0032】

指示生成部２４は、第１の判定結果情報に基づいた指示を生成する。具体的には、第１の判定結果情報において、何れかのパターン位置における応力発光強度が第１の閾値以上を示す場合、指示生成部２４は、テンプレートＴｘの姿勢（応力分布）を調整するための指示（以下、姿勢調整指示という）を生成する。第１の判定結果情報において、全てのパターン位置の応力発光強度が第１の閾値未満を示す場合、指示生成部２４は、光源１０に光を照射させる指示（以下、光照射指示という）を生成する。指示生成部２４は、姿勢調整指示または光照射指示を出力部２５に送る。なお、指示生成部２４は、応力発光強度＝第１の閾値の場合、姿勢調整指示の代わりに光照射指示を生成してもよい。出力部２５は、姿勢調整指示を姿勢制御機構１に送る。また、出力部２５は、光照射指示を光源１０に送る。

【0033】

なお、判定部２３は、テンプレートパターンの各位置における応力発光強度が、第１の閾値よりもどれだけ大きいかを示す第１の判定結果情報を生成してもよい。この場合、指示生成部２４は、テンプレートパターンの各位置における応力発光強度が、第１の閾値よりもどれだけ大きいかに基づいて、姿勢調整指示を生成する。この姿勢調整指示は、応力分布に応じたものであり、応力分布を平均化させる（応力の偏りを減少させる）ための指示である。

【0034】

ここで、応力発光材料を含んだテンプレートＴｘの特性について説明する。図４は、第１の実施形態に係るテンプレートの特性を示す図である。図４に示すグラフの横軸は、テンプレートＴｘの変位量である。また、縦軸の上側は、テンプレートＴｘにかかる応力であり下側は応力発光強度である。したがって、図４の上側のグラフは、テンプレートＴｘの変位量と、テンプレートＴｘにかかる応力との関係を示している。また、図４の下側のグラフは、テンプレートＴｘの変位量と、テンプレートＴｘからの応力発光強度との関係を示している。

【0035】

応力発光とは、機械的な力が加わると光を発生する現象であり、応力発光材料は、応力が変化した時に光を発生する材料である。応力発光材料は、構造が特殊加工された無機結晶骨格の中に、発光中心となる元素が添加された粉末微粒子状の応力発光性の無機材料である。

【0036】

応力発光材料の例としては、ＺｎＳ（硫化亜鉛）とＭｎ（マンガン）の混合物などの酸化物系のセラミックス微粒子がある。また、応力発光材料は、ＳｒＡｌ₂Ｏ₄（アルミン酸ストロンチウム）とＥｕ（ユウロピウム）の混合物であってもよい。本実施形態のテンプレートＴｘは、応力発光材料が混練されている。したがって、テンプレートＴｘに応力がかかると、応力に応じた強度で応力発光材料が発光する。このため、テンプレートＴｘのうち、レジスト３への押当て時に負荷が集中しやすい箇所が光る。

【0037】

テンプレートＴｘは、変位量が０からＤ１までの範囲３１では弾性変形し、変位量がＤ１からＤ２までの範囲３２で塑性変形する。このように、変位量＝Ｄ１が、弾性変形と塑性変形の境界である。

【0038】

テンプレートＴｘは、弾性変形する際には、変位量と応力強度とが比例関係にある。そして、テンプレートＴｘの変位量がＤ１を超えるとテンプレートＴｘの応力は一定値となる。テンプレートＴｘは、テンプレートＴｘの変位量がＤ２になると破壊に至る。

【0039】

応力発光材料は、変位量が０からＤ１までの範囲３１では弾性変形発光し、変位量がＤ１以上の範囲３２で塑性変形発光する。このように、変位量＝Ｄ１が、弾性変形発光と塑性変形発光の境界である。

【0040】

応力発光材料は、弾性変形発光する際には、変位量と応力発光強度とが比例関係にある。このように、応力発光材料は、弾性変形時においては、変位量（応力）に比例して応力発光強度が変化する。そして、テンプレートＴｘの変位量がＤ１を超えると応力発光材料の応力発光強度は一定値となる。応力発光材料は、テンプレートＴｘの変位量がＤ２になると破壊発光する。

【0041】

図５は、応力発光強度に応じた姿勢調整を説明するための図である。図５では、ウエハＷＡ、テンプレートＴ１、受光器１１、姿勢制御機構１などの断面図を示している。

【0042】

図５の（ａ）に示すように、インプリント工程が始まると、テンプレートＴ１とレジスト３とが互いに近づけられる。そして、テンプレートＴ１とレジスト３との接触が始まる瞬間に、図５の（ｂ）に示すように、テンプレートＴ１に大きな応力変化が発生する。これにより、テンプレートＴ１に含まれている応力発光材料が発光する。本実施形態では、応力発光材料から出る光の応力発光強度を受光器１１で計測する。そして、姿勢制御機構１が、図５の（ｃ）に示すように、応力発光強度に応じた量だけテンプレートＴ１の姿勢を調整する。このとき、姿勢制御機構１は、応力発光材料の応力発光強度が平均化されるよう、テンプレートＴ１の姿勢を調整する。

【0043】

図６は、第１の実施形態に係る姿勢調整処理の処理手順を示すフローチャートである。インプリント装置１０１がレジスト３へのテンプレートＴ１の押当てを開始すると（ステップＳ１０）、受光器１１が応力発光強度を計測する（ステップＳ２０）。受光器１１は、計測した応力発光強度と発光位置とを対応付けして、コントローラ２０に送る。

【0044】

受光器１１からの応力発光強度および発光位置は、入力部２１に入力され、応力分布算出部２２に送られる。応力分布算出部２２は、パターンレイアウトと、発光位置と、応力発光強度と、に基づいて、テンプレートＴ１における応力分布（応力発光強度の分布）を算出する（ステップＳ３０）。

【0045】

判定部２３は、テンプレートパターンの各位置における応力発光強度が、第１の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。判定部２３は、判定結果に基づいて第１の判定結果情報を生成し、指示生成部２４に送る。

【0046】

指示生成部２４は、第１の判定結果情報に応じた指示を生成する。指示生成部２４は、第１の判定結果情報が第１の閾値≦応力発光強度を示す場合、姿勢調整指示を生成する。この姿勢調整指示は、姿勢制御機構１に送られる。そして、姿勢制御機構１が、姿勢調整指示に基づいて、テンプレートＴ１の姿勢を調整する。換言すると、応力発光強度が第１の閾値以上である場合（ステップＳ４０、Ｙｅｓ）、姿勢制御機構１が、所定ブロック毎にテンプレートＴ１の姿勢を調整する（ステップＳ５０）。このように、インプリント装置１０１は、応力分布に基づいて、テンプレートＴ１をレジスト３に押当てた場合のテンプレートＴ１の傾きを調整する。

【0047】

この後、インプリント装置１０１は、ステップＳ２０〜Ｓ４０の処理を再実行する。すなわち、インプリント装置１０１は、姿勢が調整された後の応力発光を計測し（ステップＳ２０）、応力発光分布に基づいて、応力分布を算出する（ステップＳ３０）。そして、インプリント装置１０１は、応力発光強度が第１の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。応力発光強度が第１の閾値以上である場合（ステップＳ４０、Ｙｅｓ）、姿勢制御機構１が、テンプレートＴ１の姿勢を調整する（ステップＳ５０）。インプリント装置１０１は、応力発光強度が第１の閾値未満に均一化されるまでステップＳ２０〜Ｓ５０の処理を繰り返す。

【0048】

ステップＳ４０の処理において、第１の判定結果情報が第１の閾値＞応力発光強度を示す場合、指示生成部２４は、光照射指示を生成する。この光照射指示は、光源１０に送られる。そして、光源１０がテンプレートＴ１上からレジスト３に光を照射する。換言すると、応力発光強度が第１の閾値未満である場合（ステップＳ４０、Ｎｏ）、光源１０がテンプレートＴ１上からレジスト３に光を照射する（ステップＳ６０）。これにより、レジスト３が硬化してレジストパターン３０となる。この後、インプリント装置１０１は、レジストパターン３０からテンプレートＴ１を引き離す離型処理を行う（ステップＳ７０）。

【0049】

このように、インプリント装置１０１は、応力発光材料を含有したテンプレートＴ１を用いてインプリントを実行する。そして、テンプレートパターン形状などに起因する応力分布が、テンプレートＴ１がレジスト３に押当てられた場合の応力発光に基づいて検出される。さらに、応力分布に基づいて、テンプレートＴ１がレジスト３に押当てられた場合のテンプレートＴ１の姿勢が制御される。これにより、テンプレートＴ１への負荷を軽減することができる。

【0050】

なお、テンプレートパターンが掘り込まれる前の基板（板状部材）が応力発光材料を有していてもよい。この基板に対してテンプレートパターンが掘り込まれることにより、応力発光材料を有したテンプレートＴ１が形成されることとなる。

【0051】

このように第１の実施形態では、テンプレートＴ１が、応力発光材料を含んで構成されている。これにより、テンプレートＴ１がレジスト３に押当てられた場合にテンプレートパターンに発生する応力を正確に計測することが可能となる。したがって、テンプレートＴ１への応力が緩和されるよう適切な姿勢にテンプレートＴ１を調整することが可能となる。この結果、レジストパターン３０の位置ずれを防止できる。また、テンプレートＴ１への負荷を軽減することができるので、テンプレートＴ１の寿命を延ばすことが可能となる。

【0052】

（第２の実施形態）
つぎに、図７を用いて第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、テンプレートＴ１がレジスト３に押当てられた場合の、テンプレートＴ１の応力分布に基づいて、テンプレートＴ１の交換時期（寿命）を判断する。

【0053】

インプリント用のテンプレートＴ１は、繰り返し使用されるものである。このため、テンプレートＴ１は、テンプレートＴ１自体の劣化によって、使用の都度、応力発光強度が変化し、応力分布のばらつきが増加する。

【0054】

そこで、本実施形態では、第１の実施形態のようなテンプレートＴ１の姿勢制御を行う際に、都度、光照射前のレジスト３へのテンプレートＴ１の押当て時に計測した姿勢調整後の応力発光強度と、初回に計測された姿勢調整後の応力発光強度との差分に基づいて、テンプレートＴ１の交換時期を判断する。

【0055】

図７は、第２の実施形態に係るテンプレート交換処理の処理手順を示すフローチャートである。インプリント装置１０１がレジスト３へのテンプレートＴ１の押当てを開始すると（ステップＳ１１０）、受光器１１が応力発光強度を計測する（ステップＳ１２０）。本実施形態の受光器１１は、姿勢制御機構１がテンプレートＴ１の姿勢を調整した状態での応力発光強度を計測する。ここでのインプリント装置１０１は、第１の実施形態と同様の処理によって、テンプレートＴ１の姿勢を調整しておく。受光器１１は、計測した応力発光強度と発光位置とを対応付けしてコントローラ２０に送る。

【0056】

受光器１１からの応力発光強度および発光位置は、入力部２１に入力され、応力分布算出部２２に送られる。応力分布算出部２２は、パターンレイアウトと、発光位置と、応力発光強度と、に基づいて、テンプレートＴ１における応力分布（応力発光強度の分布）を算出する。

【0057】

判定部２３は、算出された応力発光強度の分布（今回の分布）と、初回に計測しておいたテンプレートパターンの応力発光強度の分布（初回の分布）と、を比較する（ステップＳ１３０）。ここでの初回の分布は、テンプレートＴ１を最初に使用した際の応力発光強度の分布である。また、今回の分布は、テンプレートＴ１をＮ回目（Ｎは２以上の自然数）に使用した際の応力発光強度の分布である。今回の分布や初回の分布は、応力発光強度の最大値と最小値の差であってもよいし、標準偏差などの値であってもよい。判定部２３は、今回の分布と初回の分布との差分を算出する。

【0058】

判定部２３は、テンプレートパターンにおける応力発光強度の分布の差分が、第２の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。テンプレートＴ１の特性が、例えば、図４で示したグラフのような特性である場合、第２の閾値は、図４で示したグラフ（テンプレートＴ１の特性）に基づいて設定しておく。すなわち、第２の閾値は、テンプレートＴ１が塑性変形によって破壊されない値に設定されている。

【0059】

ここで、第２の閾値の設定可能範囲について説明する。第２の閾値の設定可能範囲は、テンプレートＴ１が弾性変形可能な範囲である。したがって、第２の閾値は、テンプレートＴ１の塑性変形が始まる応力発光強度（以下、発光強度Ｅｘという）に基づいて設定される。テンプレートＴ１が塑性変形によって破壊されないためには、テンプレートＴ１を発光強度Ｅｘ未満または発光強度Ｅｘ以下の値（管理値）で管理すればよい。このため、第２の閾値は、テンプレートＴ１が破壊する前の弾性変形時の値（応力発光強度）を用いて設定しておけばよい。換言すると、第２の閾値は、テンプレートＴ１の管理値に基づいて設定しておけばよい。

【0060】

なお、テンプレートＴ１の変形特性（変位量と応力との関係）は、テンプレートＴ１の厚さなどによって異なるので、テンプレートＴ１の管理値もテンプレートＴ１毎に設定される。したがって、第２の閾値もテンプレートＴ１毎に設定される。第２の閾値は、予め実験等で計測したテンプレートＴ１の変形特性または発光特性（変位量と応力発光強度との関係）に基づいて設定される。このように、本実施形態における第２の閾値は、テンプレートパターンの構造（強度）などに基づいて設定される。

【0061】

判定部２３は、第２の閾値＞（分布の差分）である場合（ステップＳ１４０、Ｎｏ）、テンプレートＴ１を再利用すると判定する（ステップＳ１５０）。このように、応力発光強度の分布の差分が第２の閾値未満であれば、テンプレートＴ１の劣化が進んでいないので、テンプレートＴ１は交換不要と判定される。

【0062】

判定部２３は、テンプレートＴ１を再利用すると判定したことを示す第２の判定結果情報を生成して指示生成部２４に送る。指示生成部２４は、第２の判定結果情報を表示させる表示指示を生成して表示装置（図示せず）などに送る。

【0063】

ステップＳ１４０の処理において、第２の閾値≦（分布の差分）である場合（ステップＳ１４０、Ｙｅｓ）、判定部２３は、テンプレートＴ１を廃棄処理すると判定する（ステップＳ１６０）。このように、分布の差分が第２の閾値以上であれば、テンプレートＴ１の劣化が進んでいるので、テンプレートＴ１の交換が必要であると判定される。なお、判定部２３は、分布の差分＝第２の閾値の場合、テンプレートＴ１を再利用すると判定してもよい。

【0064】

テンプレートＴ１を再利用すると判定された場合、テンプレートＴ１を廃棄処理すると判定された場合の何れの場合であっても、インプリント装置１０１は、第１の実施形態と同様に、応力に応じたテンプレートＴ１の姿勢制御を行ってレジスト３への光照射を行う。これにより、レジスト３が硬化してレジストパターン３０となる。この後、インプリント装置１０１は、レジストパターン３０からテンプレートＴ１を引き離す離型処理を行う。

【0065】

このように、本実施形態では、テンプレートパターンに欠陥が発生する前にテンプレートＴ１の寿命を判定することができる。このため、欠陥が発生したテンプレートパターンを用いてインプリント処理が実行されることはない。一方、テンプレートパターンに欠陥が発生した後にテンプレートＴ１を交換する方法では、欠陥が発生したテンプレートパターンを用いてインプリント処理が実行されることとなる。

【0066】

なお、判定部２３は、初回の応力分布を用いることなく今回の応力分布を用いて、テンプレートＴ１の寿命を判定してもよい。また、判定部２３は、応力分布の変化履歴に基づいて、テンプレートＴ１の寿命を判定してもよい。

【0067】

このように第２の実施形態によれば、テンプレートＴ１の応力分布に基づいて、テンプレートＴ１の寿命を判定するので、寿命を正確に判定することができる。また、テンプレートＴ１が繰り返し使用される場合であっても、テンプレートパターンに欠陥が発生する前にテンプレートＴ１の寿命を判定することが可能となる。

【0068】

（第３の実施形態）
つぎに、図８〜図１０を用いて第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、テンプレートに寿命判定用のテストパターンを形成しておき、このテストパターンでの応力発光強度に基づいて、テンプレートの交換時期を判定する。

【0069】

図８は、第３の実施形態に係るテンプレートの構成を示す図である。図８では、テンプレートＴｘの一例であるテンプレートＴ２の断面構成を示している。テンプレートＴ２は、テンプレートＴ１と同様の部材を用いて形成されている。したがって、テンプレートＴ２は、応力発光材料を含有するとともに、光透過性を有している。本実施形態のテンプレートＴ２は、テンプレートパターン６２とテストパターン６１とを有している。

【0070】

テストパターン（判定用パターン）６１は、テンプレートパターン６２よりも劣化が早く強度の低いパターン（カナリアパターン）である。したがって、テストパターン６１は、テンプレートパターン６２の変形が発生する前に変形する。例えば、テストパターン６１は、テンプレートパターン６２よりもパターン幅（凸部）が狭いパターン、パターン深さが深いパターンなどである。

【0071】

図９は、第３の実施形態に係るインプリント処理を説明するための図である。図９では、ウエハＷＡ、テンプレートＴ２、レジスト３などの断面図を示している。図９の（ａ）に示すように、インプリント工程が始まると、テンプレートＴ２とレジスト３とが互いに近づけられる。そして、テンプレートＴ２とレジスト３との接触が始まった後、図９の（ｂ）に示すように、テンプレートＴ２に大きな応力変化が発生する。この場合において、テストパターン６１は、テンプレートパターン６２よりも強度が低いので、テストパターン６１は、テンプレートパターン６２よりも強い応力がかかる。したがって、テストパターン６１は、テンプレートパターン６２よりも弱い力で発光する。本実施形態では、テストパターン６１における応力発光強度に基づいて、テンプレートＴ２の交換時期が判定される。

【0072】

図１０は、第３の実施形態に係るテンプレート交換処理の処理手順を示すフローチャートである。インプリント装置１０１がレジスト３へのテンプレートＴ２の押当てを開始すると（ステップＳ２１０）、受光器１１が応力発光強度を計測する。本実施形態の受光器１１は、テストパターン６１からの応力発光強度を計測する（ステップＳ２２０）。受光器１１は、計測した応力発光強度を対応付けしてコントローラ２０に送る。

【0073】

受光器１１からの応力発光強度は、入力部２１から判定部２３に送られる。判定部２３は、テストパターン６１における応力発光強度が、第３の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。テストパターン６１の特性が、例えば、図４で示したグラフのような特性である場合、第３の閾値は、図４で示したグラフ（テストパターン６１の特性）に基づいて設定しておく。すなわち、第３の閾値は、テストパターン６１が塑性変形によって破壊されない値に設定されている。

【0074】

ここで、第３の閾値の設定可能範囲について説明する。第３の閾値の設定可能範囲は、テストパターン６１が弾性変形可能な範囲である。したがって、第３の閾値は、テストパターン６１の塑性変形が始まる応力発光強度（以下、発光強度Ｅｙという）に基づいて設定される。テストパターン６１が塑性変形によって破壊されないためには、テストパターン６１を発光強度Ｅｙ未満または発光強度Ｅｙ以下の値（管理値）で管理すればよい。このため、第３の閾値は、テストパターン６１が破壊する前の弾性変形時の値（応力発光強度）を用いて設定しておけばよい。換言すると、第３の閾値は、テストパターン６１の管理値に基づいて設定しておけばよい。

【0075】

なお、テンプレートＴ２の変形特性（変位量と応力との関係）は、テンプレートＴ２の厚さなどによって異なる。したがって、テストパターン６１の変形特性も、テストパターン６１毎に異なる。このため、テストパターン６１の管理値もテストパターン６１毎に設定される。したがって、第３の閾値もテストパターン６１毎に設定される。第３の閾値は、予め実験等で計測したテストパターン６１の変形特性または発光特性（変位量と応力発光強度との関係）に基づいて設定される。このように、本実施形態における第３の閾値は、テストパターン６１の構造（強度）などに基づいて設定される。

【0076】

判定部２３は、第３の閾値＞応力発光強度である場合（ステップＳ２３０、Ｎｏ）、テンプレートＴ２を再利用すると判定する（ステップＳ２４０）。このように、テストパターン６１の応力発光強度が第３の閾値未満であれば、テンプレートＴ２の劣化が進んでいないので、テンプレートＴ２は交換不要であると判定される。

【0077】

判定部２３は、テンプレートＴ２を再利用すると判定したことを示す第３の判定結果情報を生成して指示生成部２４に送る。指示生成部２４は、第３の判定結果情報を表示させる表示指示を生成して表示装置（図示せず）などに送る。

【0078】

ステップＳ２３０の処理において、第３の閾値≦応力発光強度である場合（ステップＳ２３０、Ｙｅｓ）、判定部２３は、テンプレートＴ２を廃棄処理すると判定する（ステップＳ２５０）。このように、テストパターン６１の応力発光強度が第３の閾値以上であれば、テンプレートＴ２の劣化が進んでいるので、テンプレートＴ２の交換が必要であると判定される。なお、判定部２３は、テストパターン６１の応力発光強度＝第３の閾値の場合、テンプレートＴ２を再利用すると判定してもよい。

【0079】

テンプレートＴ２を再利用すると判定された場合、テンプレートＴ２を廃棄処理すると判定された場合の何れの場合であっても、インプリント装置１０１は、第１の実施形態と同様に、応力に応じたテンプレートＴ２の姿勢制御を行ってレジスト３への光照射を行う。これにより、レジスト３が硬化してレジストパターン３０となる。この後、インプリント装置１０１は、レジストパターン３０からテンプレートＴ１を引き離す離型処理を行う。

【0080】

なお、インプリント装置１０１は、テンプレートＴ２の交換時期の判定と、テンプレートＴ２の姿勢制御との何れを先に実行してもよい。また、インプリント装置１０１は、テンプレートＴ２の交換時期を判定し、テンプレートＴ２の姿勢制御を省略してもよい。なお、テンプレートＴ２において、応力発光材料は、テストパターン６１が形成されている一部の領域だけに配置されてもよい。

【0081】

また、本実施形態のコントローラ２０は、応力分布算出部２２を有していなくてもよい。この場合、受光器１１からの応力発光強度は、入力部２１から直接判定部２３に送られる。コントローラ２０が応力分布算出部２２を有している場合、受光器１１からの応力発光強度は、入力部２１から応力分布算出部２２を介して判定部２３に送られる。

【0082】

このように第３の実施形態によれば、テンプレートＴ２がテストパターン６１を備えておりテストパターン６１の応力分布に基づいて、テンプレートＴ２の寿命を判定するので、テンプレートＴ２の寿命を正確に判定することができる。また、テンプレートＴ２が繰り返し使用される場合であっても、テンプレートパターンに欠陥が発生する前にテンプレートＴ２の寿命を判定することが可能となる。

【0083】

（第４の実施形態）
つぎに、図１１〜図１３を用いて第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、テンプレートＴｘからの応力発光によって、テンプレートパターン内の一部のレジスト３を予め硬化させる。

【0084】

図１１は、第４の実施形態に係るインプリント処理を説明するための図である。図１１では、インプリント工程におけるウエハＷＡやテンプレートＴｘの一例であるテンプレートＴ３などの断面図を示している。なお、図１１で説明する処理のうち図２で説明した処理と同様の処理については、その説明を省略する。

【0085】

ウエハＷＡの上面にはレジスト３が滴下される。そして、図１１の（ａ）に示すように、テンプレートＴ３がレジスト３側に移動させられ、図１１の（ｂ）に示すように、テンプレートＴ３がレジスト３に押し当てられる。これにより、レジスト３は、テンプレートパターン内に流入する。

【0086】

テンプレートＴ３は、応力発光材料を含有するとともに、光透過性を有している。本実施形態のテンプレートＴ３に含まれる応力発光材料は、レジスト３を硬化させることが可能な光を応力発光する。

【0087】

インプリント装置１０１は、予め設定しておいた時間だけ、レジスト３をテンプレートＴ３に充填させる。このとき、テンプレートＴ３に応力がかかると、テンプレートＴ３の応力発光材料は発光する。テンプレートＴ３において応力発光があった箇所の近傍では、図１１の（ｃ）に示すように、レジスト３の一部が硬化する。応力発光が起こる場所は、テンプレートＴ３において負荷が掛かり易い部分である。したがって、テンプレートＴ３において負荷が掛かり易い部分のレジスト３が硬化することとなる。

【0088】

この後、図１１の（ｄ）に示すように、テンプレートＴ３の裏面側から光５０が照射される。これにより、光５０がテンプレートＴ３を透過してレジスト３に照射され、レジスト３の全体が硬化する。そして、図１１の（ｅ）に示すように、テンプレートＴ３が、硬化したレジストパターン３０から離型される。これにより、テンプレートパターンを反転させたレジストパターン３０がウエハＷＡ上に形成される。

【0089】

図１２は、第４の実施形態に係るインプリント処理の処理手順を示すフローチャートである。インプリント装置１０１がレジスト３へのテンプレートＴ３の押当てを開始すると（ステップＳ３１０）、テンプレートＴ３は応力発光する（ステップＳ３２０）。この応力発光によって、レジスト３の一部が硬化する（ステップＳ３３０）。

【0090】

テンプレートＴ３では、テンプレートパターンへのレジスト３の充填が行われながら、レジスト３のうちの一部領域での硬化が進行する。そして、所定時間が経過すると、テンプレートパターンへのレジスト３の充填とレジスト３の一部領域での硬化とが完了する。

【0091】

この後、光源１０がテンプレートＴ３上からレジスト３に光を照射する（ステップＳ３４０）。これにより、レジスト３が完全に硬化してレジストパターン３０となる（ステップＳ３５０）。この後、インプリント装置１０１は、レジストパターン３０からテンプレートＴ３を引き離す離型処理を行う（ステップＳ３６０）。なお、インプリント装置１０１は、第１の実施形態と同様に、応力に応じたテンプレートＴ３の姿勢制御を行ったうえでレジスト３への光照射を行ってもよい。

【0092】

インプリント装置１０１によるインプリント処理は、例えばウエハプロセスのレイヤ毎に行われる。例えば、ウエハＷＡ上に被加工膜が形成された後、被加工膜上にレジスト３が滴下される。インプリント装置１０１は、レジスト３の塗布されたウエハＷＡにテンプレートＴｘを用いてインプリント処理を行い、ウエハＷＡ上にレジストパターン３０を形成する。そして、レジストパターン３０をマスクとしてレジストパターンの下層側の被加工膜がエッチングされる。これにより、レジストパターン３０に対応する実パターンがウエハＷＡ上に形成される。半導体装置（半導体集積回路）を製造する際には、被加工膜の形成処理、第１〜第４の実施形態に係るインプリント処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。

【0093】

つぎに、コントローラ２０のハードウェア構成について説明する。図１３は、コントローラのハードウェア構成を示す図である。コントローラ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、ＲＯＭ（Read Only Memory）９２、ＲＡＭ（Random Access Memory）９３、表示部９４、入力部９５を有している。コントローラ２０では、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、表示部９４、入力部９５がバスラインを介して接続されている。

【0094】

ＣＰＵ９１は、コンピュータプログラムである応力判定プログラム９７を用いてテンプレートＴｘでの応力判定や寿命判定を行う。応力判定プログラム９７は、コンピュータで実行可能な、滴下位置を算出するための複数の命令を含むコンピュータ読取り可能かつ非遷移的な記録媒体（nontransitory computer readable recording medium）を有するコンピュータプログラムプロダクトである。応力判定プログラム９７では、前述の複数の命令が応力判定や寿命判定を行うことをコンピュータに実行させる。

【0095】

表示部９４は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ９１からの指示に基づいて、テンプレートパターン、応力発光強度、応力分布、第１〜第３の判定結果情報などを表示する。入力部９５は、マウスやキーボードを備えて構成され、使用者から外部入力される指示情報（応力判定や寿命判定に必要なパラメータ等）を入力する。入力部９５へ入力された指示情報は、ＣＰＵ９１へ送られる。

【0096】

応力判定プログラム９７は、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ９３へロードされる。図１３では、応力判定プログラム９７がＲＡＭ９３へロードされた状態を示している。

【0097】

ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされた応力判定プログラム９７を実行する。具体的には、コントローラ２０では、使用者による入力部９５からの指示入力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内から応力判定プログラム９７を読み出してＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。

【0098】

コントローラ２０で実行される応力判定プログラム９７は、応力分布算出部２２、判定部２３、指示生成部２４を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。

【0099】

このように第４の実施形態によれば、インプリント装置１０１は、テンプレートＴ３において負荷が掛かり易い部分の近傍にあるレジスト３を予め硬化させている。具体的には、インプリント装置１０１は、テンプレートＴ３からの応力発光によって、テンプレートパターン内の一部のレジスト３を予め硬化させている。これにより、荷重（負荷）が集中し易い箇所のテンプレートパターンが硬化したレジスト３で支えられる。この結果、テンプレートＴ３がレジスト３に押当てられた場合のテンプレートＴ３への応力集中を緩和することができる。したがって、テンプレートＴ３のインプリント時の負荷を軽減することが可能となる。

【0100】

なお、コントローラ２０は、プロセス条件に応じて第１〜第３の閾値を変更してもよい。ここでのプロセス条件は、例えば、レジスト３の種類、テンプレートＴｘの弾性率（反り易さ）や変形特性、テンプレートパターンの深さ（凹凸差）や最小幅寸法などである。また、コントローラ２０は、テンプレートパターンの位置毎に、第１〜第３の閾値を変更してもよい。この場合、コントローラ２０は、テンプレートパターンの位置毎に、パターン密度やパターン寸法に応じた異なる閾値を用いる。

【0101】

また、第１〜第４の実施形態が組合されてもよい。例えば、第２の実施形態と第４の実施形態とが組み合された場合、テンプレートＴｘからの応力発光によって一部のレジスト３を予め硬化させるとともに、テンプレートＴｘの応力分布に基づいて、テンプレートＴｘの寿命が判定される。また、第３の実施形態と第４の実施形態とが組み合された場合、テンプレートＴｘからの応力発光によって一部のレジスト３を予め硬化させるとともに、テストパターン６１を用いてテンプレートＴｘの寿命が判定される。また、第１の実施形態と第３の実施形態とが組み合された場合、応力発光強度に基づいて、テンプレートＴｘの姿勢が調整されるとともに、テストパターン６１を用いてテンプレートＴｘの寿命が判定される。

【0102】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0103】

１…姿勢制御機構、３…レジスト、１０…光源、１１…受光器、２０…コントローラ、２２…応力分布算出部、２３…判定部、２４…指示生成部、３０…レジストパターン、５０…光、６１…テストパターン、６２…テンプレートパターン、１０１…インプリント装置、Ｔ１〜Ｔ３，Ｔｘ…テンプレート、ＷＡ…ウエハ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】