JP2016039182A - インプリント装置、物品の製造方法及びインプリント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モールドの破損の可能性を低減するのに有利なインプリント装置を提供する。
【解決手段】基板上のインプリント材にモールドを接触させた状態で前記基板上のインプリント材を硬化させることにより前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記モールドのパターン面が前記基板側に凸形状に変形するように、前記モールドの前記基板に対向する面における圧力を調整する調整部と、前記インプリント処理を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記モールドを前記基板上のインプリント材に接触させる前に前記パターン面の形状が凸形状となるように、前記調整部を介して前記面における圧力を第１圧力値に設定し、前記モールドを前記基板上のインプリント材に接触させて押し付けている間に前記パターン面の変形量が小さくなるように、前記調整部を介して前記面における圧力を前記第１圧力値よりも小さい第２圧力値に設定することを特徴とするインプリント装置を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、インプリント装置、物品の製造方法及びインプリント方法に関する。

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技術に加え、基板上の未硬化樹脂をモールド（型）で成形して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されている。かかる技術は、インプリント技術と呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体（パターン）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。

光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板のショット領域（インプリント領域）に光硬化性樹脂を供給（塗布）し、かかる樹脂とモールドを接触させる。そして、光を照射して樹脂を硬化させ、基板上の硬化した樹脂からモールドを引き離すことで、樹脂のパターンが基板上に形成される。インプリント装置では、一般的に、内部が大気雰囲気であるため、モールドと基板上の樹脂とを接触させると、かかる樹脂に気泡が混入する場合がある。気泡が混入した状態で樹脂を硬化させると、基板上に形成されるパターンに欠陥が生じる可能性が高くなる。

そこで、モールドの裏面の圧力を制御してモールドの表面（パターン面）を基板側に凸形状に変形させながら、モールドと基板上の樹脂とを接触させる技術が提案されている（特許文献１参照）。かかる技術によれば、モールドと基板上の樹脂との間の気体をパターン領域の内側から外側に押し出す（除去する）ことができる。そのため、樹脂に混入する気体（気泡）を減少させ、基板上に形成されるパターンの欠陥の発生を低減することができる。

また、パーシャルフィールドと呼ばれる、所謂、基板の縁部を含む不完全形状のショット領域（上の樹脂）に対してモールドを接触させるのに有効な技術も提案されている（特許文献２参照）。かかる技術では、モールドと基板上の樹脂と接触する領域の重心（図心）と不完全形状のショット領域の重心とを一致させるように、基板に対してモールドを傾けた状態でモールドと樹脂とを接触させている。これにより、モールドと樹脂との接触領域が重心から均等に広がるため、モールドのパターンへの樹脂の充填時間を抑えながら、基板上に形成されるパターンに生じる欠陥を低減することができる。

特表２００９−５１８２０７号公報 特開２０１３−５８５１７号公報

特許文献２の技術のように、基板に対してモールドを傾けた状態でモールドと樹脂とを接触させる場合、モールドを基板上の樹脂に押し付ける押印処理が終了するまでに、モールドと基板とがほぼ平行になる状態にモールドの姿勢を戻す必要がある。モールドの姿勢を戻す際に、モールドを基板側に凸形状に変形させた状態でモールドの姿勢を戻すと、モールドと基板との間に樹脂が介在していない領域でモールドが基板側に大きく変形し、モールドと基板とが接触してモールドが破損してしまう。特に、不完全形状のショット領域では、基板上で樹脂が供給されないエリアであるインバリッドエリアが接触領域に含まれるため、この近傍のモールドの部分が大きく変形して、基板の縁部にモールドが接触してしまう可能性が高くなる。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、モールドの破損の可能性を低減するのに有利なインプリント装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのインプリント装置は、基板上のインプリント材にモールドを接触させた状態で前記基板上のインプリント材を硬化させることにより前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記モールドのパターン面が前記基板側に凸形状に変形するように、前記モールドの前記基板に対向する面における圧力を調整する調整部と、前記インプリント処理を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記モールドを前記基板上のインプリント材に接触させる前に前記パターン面の形状が凸形状となるように、前記調整部を介して前記面における圧力を第１圧力値に設定し、前記モールドを前記基板上のインプリント材に接触させて押し付けている間に前記パターン面の変形量が小さくなるように、前記調整部を介して前記面における圧力を前記第１圧力値よりも小さい第２圧力値に設定することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、モールドの破損の可能性を低減するのに有利なインプリント装置を提供することができる。

本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。 第１の実施形態のインプリント処理における接触処理及び押印処理を説明するためのフローチャートである。 第１の実施形態の接触処理及び押印処理による具体的な効果を説明するための図である。 第２の実施形態のインプリント処理における接触処理及び押印処理を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態の接触処理及び押印処理による具体的な効果を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。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。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置１の構成を示す概略図である。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用いられるリソグラフィ装置である。インプリント装置１は、基板上のインプリント材（未硬化の樹脂）にモールド（型）を接触させた状態で基板上のインプリント材を硬化させることにより基板上にパターンを形成するインプリント処理を行う。インプリント装置１は、本実施形態では、光硬化法を採用する。以下では、基板上の樹脂に対して紫外線を照射する照射系の光軸に平行な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ軸及びＹ軸とする。

インプリント装置１は、図１に示すように、照射部２と、モールド保持部３と、基板ステージ４と、樹脂供給部５と、制御部６と、検出部２２と、筐体２３と、圧力調整部２９とを有する。また、インプリント装置１は、モールド７を装置外部からインプリント装置１（モールド保持部３）へ搬送するモールド搬送機構と、基板１１を装置外部からインプリント装置１（基板ステージ４）へ搬送する基板搬送機構とを有する。

照射部２は、インプリント処理において、モールド７を介して、基板１１の上の樹脂１４に紫外線（即ち、樹脂１４を硬化させるための光）８を照射する。照射部２は、光源９と、光源９からの紫外線８をインプリント処理に適切な光に調整するための光学素子１０とを含む。本実施形態では、光硬化法を採用しているため、インプリント装置１は、照射部２を有している。但し、熱硬化法を採用する場合には、インプリント装置１は、照射部２に代えて、樹脂（熱硬化性樹脂）を硬化させるための熱源を有することになる。

モールド７は、矩形の外周形状を有し、基板１１に対向する面に３次元状に形成されたパターン（回路パターンなどの基板１１に転写すべき凹凸パターン）７ａを含む。モールド７は、紫外線８を透過させることが可能な材料、例えば、石英で構成される。

モールド７は、基板１１に対向する面とは反対側の面（紫外線８が入射する入射面）に、モールド７の変形を容易にするためのキャビティ（凹部）７ｂを有する。キャビティ７ｂは、円形の平面形状を有する。キャビティ７ｂの厚さ（深さ）は、モールド７の大きさや材質に応じて設定される。

キャビティ７ｂは、モールド保持部３に設けられた開口１７と連通し、開口１７には、開口１７の一部とキャビティ７ｂとで囲まれる空間１２を密閉空間とするための光透過部材１３が配置されている。空間１２の圧力は、圧力調整部２９によって調整される。例えば、モールド７と基板上の樹脂１４とを接触させる際に、圧力調整部２９によって、空間１２の圧力を外部の圧力よりも高くして、パターン７ａが形成されたパターン面ＰＳを基板１１に対して凸形状に撓ませる。換言すれば、圧力調整部２９は、モールド７のパターン面ＰＳが基板側に凸形状に変形するように、モールド７の基板１１に対向する面における圧力を調整する。これにより、モールド７は、パターン７ａの中心部から基板上の樹脂１４に接触するため、パターン７ａと樹脂１４との間に気体（空気）が閉じ込められることが抑制され、パターン７ａに樹脂１４を効率的に充填させることができる。

モールド保持部３は、真空吸着力や静電力によってモールド７を引き付けて保持するモールドチャック１５と、モールドチャック１５を保持してモールド７（モールドチャック１５）を移動させるモールド駆動部１６とを含む。モールドチャック１５及びモールド駆動部１６は、照射部２からの紫外線８が基板上の樹脂１４に照射されるように、中心部（内側）に開口１７を有する。

モールド駆動部１６は、基板上の樹脂１４へのモールド７の押し付け（押印処理）、又は、基板上の樹脂１４からのモールド７の引き離し（離型処理）を選択的に行うように、モールド７をＺ軸方向に移動させる。モールド駆動部１６に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。モールド駆動部１６は、モールド７を高精度に位置決めするために、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。また、モールド駆動部１６は、Ｚ軸方向だけではなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向にモールド７を移動可能に構成されていてもよい。更に、モールド駆動部１６は、モールド７のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置やモールド７の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていてもよい。

インプリント装置１における押印処理及び離型処理は、本実施形態のように、モールド７をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、基板１１（基板ステージ４）をＺ軸方向に移動させることで実現させてもよい。また、モールド７と基板１１の双方を相対的にＺ軸方向に移動させることで、押印処理及び離型処理を実現してもよい。

基板１１は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を含む。基板１１には、モールド７のパターン７ａで成形される樹脂１４が供給（塗布）される。

基板ステージ４は、基板１１を保持して移動可能である。モールド７と基板上の樹脂１４とを接触させた状態において、基板ステージ４を移動させることでモールド７と基板１１との位置合わせ（アライメント）を行う。基板ステージ４は、真空吸着力や静電力によって基板１１を引き付けて保持する基板チャック１９と、基板チャック１９を機械的に保持してＸＹ面内で移動可能とする基板駆動部２０とを含む。また、基板チャック１９には、位置決めの際に用いられる基準マーク２１が配置されている。

基板駆動部２０に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。基板駆動部２０は、基板１１を高精度に位置決めするために、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。また、基板駆動部２０は、Ｘ軸方向やＹ軸方向だけではなく、Ｚ軸方向に基板１１を移動可能に構成されていてもよい。更に、基板駆動部２０は、基板１１のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置や基板１１の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていてもよい。

樹脂供給部５は、基板１１の上に未硬化の樹脂１４を供給（塗布）する。本実施形態では、樹脂１４は、紫外線８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樹脂である。樹脂１４は、半導体デバイスの製造工程などの各種条件に応じて選択される。また、樹脂供給部５から供給される樹脂１４の供給量は、例えば、基板１１に形成される樹脂１４のパターンの厚さ（残膜の厚さ）や樹脂１４のパターンの密度などに応じて設定される。

検出部２２は、第１検出部２７と、第２検出部２８とを含む。第１検出部２７は、例えば、アライメントスコープを含み、モールド７に形成されたアライメントマークと、基板１１に形成されたアライメントマークとのＸ軸方向及びＹ軸方向の各方向への位置ずれを検出する。換言すれば、第１検出部２７は、ＸＹ面内におけるモールド７と基板１１との位置ずれを検出する。第２検出部２８は、例えば、ＣＣＤカメラなどの撮像装置を含み、モールド７と基板上の樹脂１４との接触状態やモールド７のパターン７ａへの樹脂１４の充填状態を画像情報として取得する。

制御部６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１の全体を制御する。制御部６は、インプリント装置１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６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。

筐体２３は、基板ステージ４を載置するベース定盤２４と、モールド保持部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とを含む。

インプリント装置１におけるインプリント処理について説明する。まず、基板搬送機構によって搬送された基板１１を基板ステージ４（基板チャック１９）に保持（固定）させて、基板１１が樹脂供給部５の下の樹脂供給位置に位置するように基板ステージ４を移動させる。そして、樹脂供給部５によって、基板１１の所定のショット領域（インプリント領域）に樹脂１４を供給する。

次に、樹脂１４を供給した基板１１の所定のショット領域がモールド７の下に位置するように基板ステージ４を移動させる。そして、モールド駆動部１６によって、モールド７を基板１１に近づく方向に移動させて、モールド７と基板上の樹脂１４とを接触させ（接触処理）、更に、基板上の樹脂１４にモールド７を押し付ける（押印処理）。これにより、モールド７のパターン７ａに樹脂１４が充填される。

次いで、モールド７を基板上の樹脂１４に接触させて押し付けた状態において、照射部２からの紫外線８を、モールド７を介して樹脂１４に照射し、基板１１の上の樹脂１４を硬化させる（硬化処理）。

次に、モールド駆動部１６によって、モールド７を基板１１から離れる方向に移動させて、基板上の硬化した樹脂１４からモールド７を引き離す（離型処理）。これにより、基板１１のショット領域に、モールド７のパターン７ａに対応する３次元形状の樹脂１４のパターンが形成される。

これらの処理を、基板ステージ４の移動によってショット領域を変更しながら繰り返すことで、基板１１の全面、即ち、基板１１の全てのショット領域に樹脂１４のパターンを形成することができる。

図２を参照して、本実施形態のインプリント処理における接触処理及び押印処理について詳細に説明する。かかる処理は、上述したように、制御部６がインプリント装置１の各部を統括的に制御することで行われる。ここでは、パーシャルフィールドと呼ばれる基板の縁部を含む不完全形状のショット領域に対するインプリント処理における接触処理及び押印処理について説明する。不完全形状のショット領域に対するインプリント処理では、基板１１に対してモールド７を傾けた状態でモールド７と基板上の樹脂１４とを接触させるため、本発明がより効果的となる。

Ｓ１０１では、モールド７を変形させる。具体的には、圧力調整部２９によって、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を調整して、モールド７のパターン面ＰＳが基板側に凸形状となるようにモールド７を変形させる。モールド７のパターン面ＰＳを基板側に凸形状にすることによって、かかる凸形状の頂点から樹脂１４に接触（点接触）させることが可能となる。従って、モールド７と基板上の樹脂１４との接触領域が凸形状の頂点から放射状に広がり、樹脂１４に気泡が混入することを防止することができる。

本実施形態では、圧力調整部２９によってモールド７のキャビティ７ｂの圧力を調整することでモールド７のパターン面ＰＳを基板側に凸形状に変形させているが、それ以外の方法でモールド７のパターン面ＰＳを変形させてもよい。例えば、モールド７に曲げの力を与えてパターン面ＰＳを変形させてもよい。

Ｓ１０２では、基板１１に対してモールド７を傾ける。本実施形態では、制御部６は、圧力調整部２９によって設定されるモールド７のキャビティ７ｂの圧力値、モールド７の形状及び物性などに基づいて、モールド７のパターン面ＰＳの変形形状、即ち、凸形状を予測する。そして、予測した凸形状の頂点の位置（モールド７のパターン面ＰＳの先端）と不完全形状のショット領域の重心の位置とが一致するように、モールド駆動部１６によってモールド７の姿勢、即ち、基板１１に対するモールド７の傾きを調整する。不完全形状のショット領域では、基板１１に対してモールド７を平行にした状態でモールド７と基板上の樹脂１４とを接触させると、モールド７のパターン面ＰＳの先端が不完全形状のショット領域の重心の位置から大きく外れてしまうことが多い。そこで、モールド７のパターン面ＰＳの先端と不完全形状のショット領域の重心の位置とが一致するように、基板１１に対してモールド７の傾きを調整する必要がある。

本実施形態では、モールド駆動部１６によってモールド７を移動させることで、基板１１に対してモールド７を傾けている。但し、基板駆動部２０によって基板１１を移動させることで、或いは、モールド駆動部１６及び基板駆動部２０によってモールド７及び基板１１の両方を移動させることで、モールド７と基板１１との間に傾きをもたせてもよい。

Ｓ１０３では、パターン面ＰＳを凸形状に変形させたモールド７と基板上の樹脂１４とを接触させる接触処理を行う。具体的には、上述したように、モールド７を基板１１に近づく方向に移動させ、モールド７と基板１１との間の距離を縮めることで、モールド７と基板上の樹脂１４とを接触させる。モールド７と基板上の樹脂１４との接触は、例えば、第２検出部２８によって取得された画像情報に基づいて判定される。また、モールド駆動部１６に設けられた圧力センサを用いてモールド７と基板上の樹脂１４との接触を判定してもよい。この場合、圧力センサがモールド７と基板上の樹脂１４との接触による圧力を検出したタイミングでモールド７と樹脂１４とが接触したと判定する。

Ｓ１０４では、モールド７と基板上の樹脂１４との接触位置を調整する。押印処理が終了したときのモールド７と樹脂１４との接触領域は、基板１１のショット領域ごとに異なる。本実施形態では、モールド７と樹脂１４とを不完全形状のショット領域の重心の位置から接触させるために、Ｓ１０２において、モールド７のパターン面ＰＳの先端とショット領域の重心の位置とが一致するように、基板１１に対してモールド７を傾けている。但し、モールド駆動部１６の位置決め精度やモールド７のパターン面ＰＳの変形形状の予測誤差などの様々な要因によって、モールド７と樹脂１４との接触開始点が不完全形状のショット領域の重心の位置からずれる可能性がある。従って、Ｓ１０４では、モールド７のパターン面ＰＳの先端とショット領域の重心の位置とが一致するように、モールド駆動部１６や基板駆動部２０によってモールド７や基板１１を移動させて、モールド７と基板上の樹脂１４との接触位置を調整する。

Ｓ１０５では、基板１１に対するモールド７の傾きを戻しながら、モールド７のパターン面ＰＳの変形量を制御する。具体的には、凸形状に変形させたモールド７のパターン面ＰＳの先端から基板上の樹脂１４に接触させるために基板１１に対して意図的に傾けたモールド７を、モールド駆動部１６によって、モールド７と基板１１とが平行になるように調整する。この際、モールド７のパターン面ＰＳの変形量が小さくなる（緩和される）ように、パターン面ＰＳの変形量を制御する。本実施形態では、上述したように、圧力調整部２９によってモールド７のキャビティ７ｂの圧力を調整することでモールド７のパターン面ＰＳを基板側に凸形状に変形させている。従って、圧力調整部２９によってモールド７のキャビティ７ｂの圧力を低下させることで、モールド７のパターン面ＰＳの変形量を小さくすることができる。

本実施形態では、モールド７を基板上の樹脂１４に接触させてから樹脂１４に対するモールド７の押し付けが終了するまでの間に、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を大気圧にまで戻している。モールド７のキャビティ７ｂの圧力を低下させる具体的な制御は、基板上の樹脂１４にモールド７を押し付ける押印工程に応じて決定することができる。本実施形態では、基板１１に対するモールド７の傾き（角度）とモールド７のキャビティ７ｂの圧力とを同期させるように、圧力調整部２９を制御している。換言すれば、基板１１に対するモールド７の傾きを戻すためのモールド駆動部１６の動作の開始とともにモールド７のキャビティ７ｂの圧力を低下させ、かかる動作が終了するまでの間にキャビティ７ｂの圧力が大気圧になるまで連続的に低下させている。但し、モールド７のパターン面ＰＳの変形量を制御する工程において、基板１１に対するモールド７の傾きとモールド７のキャビティ７ｂの圧力とを全て同期させる必要はない。例えば、基板１１に対するモールド７の傾きを戻すためのモールド駆動部１６の動作の開始とともにモールド７のキャビティ７ｂの圧力を大気圧まで低下させてもよい。

Ｓ１０６では、基板上の樹脂１４にモールド７を押し付ける押印処理を行う。押印処理は、モールド７のパターン７ａへの樹脂１４の充填に要する時間を短縮する、即ち、充填速度を速くするために行う。従来技術では、押印処理において、モールド７が基板１１に接触してモールド７が破損する可能性が高くなる。一方、本実施形態では、基板上の樹脂１４にモールド７を押し付ける押印処理の前に、モールド７のキャビティ７ｂの圧力の低下を開始している。従って、本実施形態では、従来技術と比較して、押印処理におけるモールド７のパターン面ＰＳの変形量が小さくなり、モールド７が基板１１に接触する可能性を低減することができる。

Ｓ１０７では、モールド７と基板１１との位置合わせ（アライメント）を行う。具体的には、第１検出部２７によって検出されるモールド７と基板１１との位置ずれが低減するように、モールド駆動部１６及び基板駆動部２０によってモールド７及び基板１１を移動させる。モールド７と基板１１との位置合わせは、モールド７と基板１１との位置ずれが許容範囲に収まるまで行う。モールド７と基板１１との位置ずれが許容範囲に収まったらモールド７と基板１１との位置合わせを終了し、上述した硬化処理に移行する。

ここで、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して、図２に示す本実施形態の接触処理及び押印処理による具体的な効果について説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、押印処理を開始する前、即ち、基板１１に対してモールド７の傾きを戻した状態（Ｓ１０５の終了時）を示す図である。図３（ａ）は、従来技術におけるモールド７のパターン面ＰＳの近傍を示し、図３（ｂ）は、本実施形態におけるモールド７のパターン面ＰＳの近傍を示している。但し、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、説明を理解しやすくために、Ｘ方向及びＹ方向とＺ方向との長さの比を変えて示している。

図３（ａ）を参照するに、圧力値Ｐ_ｓは、モールド７を基板上の樹脂１４に接触させる前にパターン面ＰＳの形状が凸形状となるように、圧力調整部２９によって、モールド７のキャビティ７ｂに設定される第１圧力値である。エッジ５０は、基板１１の縁部である。不完全形状のショット領域に対する押印処理では、モールド７のパターン面ＰＳは、基板１１のエッジ５０と向かい合うことになる。インバリッドエリア５１は、基板１１の外周部に位置し、基板上で樹脂１４が供給されないエリアである。インバリッドエリア５１では、モールド７のパターン面ＰＳが樹脂１４と接触してないため、パターン面ＰＳは、樹脂１４の影響を受けずに変形しやすくなる。

図３（ａ）に示すように、従来技術では、基板１１に対するモールド７の傾きを戻し終わるまで、モールド７のキャビティ７ｂの圧力値Ｐ_ｓを変更していない（即ち、圧力値Ｐ_ｓから小さくしていない）。これは、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を高いまま維持する（即ち、圧力値Ｐｓを維持する）ことで、モールド７と基板１１との間で生じる樹脂１４に対する圧力が高まり、モールド７に対する樹脂の充填速度が速くなるからである。但し、インバリッドエリア５１におけるモールド７と基板１１との間の隙間は数十ｎｍであるのに対して、基板上の樹脂１４から基板１１のエッジ５０までの距離は数十ｍｍである。従って、モールド７のキャビティ７ｂの圧力が高い状態で基板１１に対するモールド７の傾きを戻すと、インバリッドエリア５１におけるモールド７のパターン面ＰＳが基板側に大きく変形し、基板１１のエッジ５０とパターン面ＰＳとが接触する可能性が高くなる。

そこで、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、基板１１に対するモールド７の傾きを戻しながら、圧力調整部２９によって、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値（第２圧力値）Ｐ_１に変更（設定）している。換言すれば、モールド７を基板上の樹脂１４に接触させて押し付けている間にモールド７のパターン面ＰＳの変形量が小さくなるように、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_Ｓよりも小さい圧力値Ｐ_１に設定している。このように、モールド７と基板上の樹脂１４とが接触する前のモールド７のキャビティ７ｂの圧力値Ｐ_ｓと、Ｓ１０５の終了時のキャビティ７ｂの圧力値Ｐ_１との関係を、Ｐ_ｓ＞Ｐ_１にしている。圧力値Ｐ_ｓは、モールド７のパターン面ＰＳの変形量が予め定められた量よりも大きくなるように、例えば、接触処理においてモールド７と基板上の樹脂１４とが点接触するように設定されている。また、圧力値Ｐ_１は、モールド７を基板上の樹脂１４に接触させて押し付けている間にモールド７が基板１１と接触しないように設定されている。圧力値Ｐ_ｓ及びＰ_１は、モールド７の形状や材質に基づいた数値解析、或いは、実験などにより予め求めておくとよい。本実施形態では、インバリッドエリア５１におけるモールド７のパターン面ＰＳの変形が小さくなるため、基板１１のエッジ５０とパターン面ＰＳとが接触する可能性を低減することができる。

また、本実施形態では、基板上の樹脂１４に対するモールド７の押し付けが終了するまでの間にモールド７のパターン面ＰＳの変形量がゼロとなるように、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を制御している。具体的には、圧力調整部２９によって、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を、圧力値Ｐ_１よりも小さい圧力値（第３圧力値）Ｐ_ｆに変更（設定）している。

モールド７が基板１１に接触しない場合でも、モールド７と基板１１の周辺との距離が短いと、基板１１の周辺に存在するごみが静電気などによってパターンＰＳに吸着される可能性がある。特に、基板１１の周辺は、基板１１の表面に比べてごみが存在している可能性が高い。本実施形態では、モールド７のパターン面ＰＳの変形量が小さくなることで、パターン面ＰＳと基板１１の周辺との距離が長くなるため、例えば、同面板などに存在するごみが静電気によってパターン面ＰＳに吸着される可能性も低減することができる。

本実施形態では、モールド駆動部１６の駆動情報、例えば、基板上の樹脂１４をモールド７で成形するために基板１１に対してモールド７を相対的に移動させてからの時間に応じて、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_１に変更している。但し、モールド７と基板１１との間の距離を検出する距離検出部を設け、かかる距離検出部によって検出されるモールド７と基板１１との間の距離に応じて、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_１に変更してもよい。また、第２検出部２８によって取得された画像情報、即ち、モールド７と基板上の樹脂１４との接触状態に応じて、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_１に変更してもよい。例えば、モールド７と基板上の樹脂１４とが接触してから予め定められた時間内に、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_１に変更してもよい。また、モールド７と基板上の樹脂１４とが接触したタイミングにおいて、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_１に変更してもよい。なお、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を制御するために、モールド７と基板上の樹脂１４との接触状態を計算や解析によって予測したデータ、或いは、モールド７と基板上の樹脂１４との接触状態の実験データなどを蓄積したライブラリを設けてもよい。

このように、本実施形態では、モールド７と基板上の樹脂１４とが接触した状態において、モールド７のパターン面ＰＳを基板側に凸形状に変形させる力を緩和させながら樹脂１４に対してモールド７を押し付けている。これにより、押印処理におけるモールド７のパターン面ＰＳの変形量が小さくなり、モールド７と基板１１とが接触する可能性を低減することができる。従って、インプリント装置１は、モールド７の破損の可能性を低減するのに有利であり、安全に対する高い信頼性を実現することができる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、パーシャルフィールド、即ち、不完全形状のショット領域に対するインプリント処理における接触処理及び押印処理について説明した。本実施形態では、フルフィールドと呼ばれる基板の内部の完全形状のショット領域に対するインプリント処理における接触処理及び押印処理について説明する。

図４を参照して、本実施形態のインプリント処理における接触処理及び押印処理について詳細に説明する。かかる処理は、上述したように、制御部６がインプリント装置１の各部を統括的に制御することで行われる。完全形状のショット領域に対するインプリント処理では、押印工程において、モールド７のパターン面ＰＳの全面が基板上の樹脂１４に押し付けられる。

Ｓ２０１では、モールド７を変形させる。具体的には、Ｓ１０１と同様に、圧力調整部２９によって、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を調整して、モールド７のパターン面ＰＳが基板側に凸形状となるようにモールド７を変形させる。ここでは、圧力調整部２９は、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓに設定する。

Ｓ２０２では、パターン面ＰＳを凸形状に変形させたモールド７と基板上の樹脂１４とを接触させる接触処理を行う。具体的には、Ｓ１０３と同様に、モールド７を基板１１に近づく方向に移動させ、モールド７と基板１１との間の距離を縮めることで、モールド７と基板上の樹脂１４とを接触させる。本実施形態では、モールド７のパターン面ＰＳの先端とショット領域の重心の位置とが一致している。従って、第１の実施形態では、モールド７と基板上の樹脂１４とを接触させる前に基板１１に対してモールド７を傾けていたが、本実施形態では、モールド７と基板１１とを平行に維持したままモールド７と樹脂１４とを接触させる。

Ｓ２０３では、モールド７のパターン面ＰＳの変形量を制御する。具体的には、モールド７のパターン面ＰＳの変形量が小さくなる（緩和される）ように、パターン面ＰＳの変形量を制御する。本実施形態では、圧力調整部２９によってモールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_ｓよりも小さい圧力値Ｐ_２に変更（設定）することで、モールド７のパターン面ＰＳの変形量を小さくする。押印工程を開始する前のモールド７のキャビティ７ｂの圧力値をＰ_ｓ、押印工程を終了したときのモールド７のキャビティ７ｂの圧力値をＰ_ｆとすると、圧力調整部２９は、Ｐ_ｓ＞Ｐ_２＞Ｐ_ｆの関係を満たすように、キャビティ７ｂの圧力値Ｐ_２を設定する。

Ｓ２０４では、モールド７と基板上の樹脂１４との接触位置を調整する。本実施形態においても、モールド駆動部１６の位置決め精度やモールド７のパターン面ＰＳの変形形状の予測誤差などの様々な要因によって、モールド７と樹脂１４との接触開始点が完全形状のショット領域の重心の位置からずれる可能性がある。従って、Ｓ２０４では、モールド７のパターン面ＰＳの先端とショット領域の重心の位置とが一致するように、モールド駆動部１６や基板駆動部２０によってモールド７や基板１１を移動させて、モールド７と基板上の樹脂１４との接触位置を調整する。本実施形態では、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_２に変更し、モールド７と基板１１との間に樹脂が介在していない領域でモールド７のパターン面ＰＳが基板側に大きく変形してしまうことを抑制している。従って、モールド７と基板上の樹脂１４との接触位置を調整する際に、モールド７と基板１１とが接触する可能性を低減することができる。

Ｓ２０５では、基板上の樹脂１４にモールド７を押し付ける押印処理を行う。押印処理は、モールド７のパターン７ａへの樹脂１４の充填に要する時間を短縮する、即ち、充填速度を速くするために行う。本実施形態では、基板上の樹脂１４にモールド７を押し付ける押印工程の前に、モールド７のキャビティ７ｂの圧力の低下を開始している。従って、本実施形態では、押印処理におけるモールド７のパターン面ＰＳの変形量が小さくなり、モールド７が基板１１に接触する可能性を低減することができる。

Ｓ２０６では、モールド７と基板１１との位置合わせ（アライメント）を行う。具体的には、Ｓ１０７と同様に、第１検出部２７によって検出されるモールド７と基板１１との位置ずれが低減するように、モールド駆動部１６及び基板駆動部２０によってモールド７及び基板１１を移動させる。モールド７と基板１１との位置合わせは、モールド７と基板１１との位置ずれが許容範囲に収まるまで行う。モールド７と基板１１との位置ずれが許容範囲に収まったらモールド７と基板１１との位置合わせを終了し、上述した硬化処理に移行する。

ここで、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して、図４に示す本実施形態の接触処理及び押印処理による具体的な効果について説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、押印処理を開始する前、具体的には、モールド７と基板上の樹脂１４との接触位置の調整を開始する前（Ｓ２０４の開始前）の状態を示す図である。図５（ａ）は、従来技術におけるモールド７のパターン面ＰＳの近傍を示し、図５（ｂ）は、本実施形態におけるモールド７のパターン面ＰＳの近傍を示している。但し、図５（ａ）及び図５（ｂ）では、説明を理解しやすくために、Ｘ方向及びＹ方向とＺ方向との長さの比を変えて示している。

図５（ａ）を参照するに、圧力値Ｐ_ｓは、上述したように、モールド７を基板上の樹脂１４に接触させる前にパターン面ＰＳの形状が凸形状となるように、圧力調整部２９によって、モールド７のキャビティ７ｂに設定される圧力値である。基板上の樹脂１４のＺ方向の厚さは数十ｎｍであるのに対して、モールド７のパターン面ＰＳの変形量は数十μｍである。従って、基板上の樹脂１４と接触していないモールド７の一部が基板１１と接触してしまう可能性がある。また、モールド７と基板１１との間にごみが存在している場合、基板上の樹脂１４に強い力でモールド７を押し付けると、モールド７や基板１１に傷が生じて破損してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、モールド７と基板上の樹脂１４との接触位置を調整する前に、圧力調整部２９によって、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_２に変更（設定）している。このように、モールド７と基板上の樹脂１４とが接触する前のモールド７のキャビティ７ｂの圧力値Ｐ_ｓと、Ｓ２０４の開始前のキャビティ７ｂの圧力値Ｐ_２との関係を、Ｐ_ｓ＞Ｐ_２にしている。圧力値Ｐ_２は、モールド７を基板上の樹脂１４に接触させて押し付けている間にモールド７が基板１１と接触しないように設定されている。圧力値Ｐ_２は、モールド７の形状や材質に基づいた数値解析、或いは、実験などにより予め求めておくとよい。これにより、基板上の樹脂１４と接触していないモールド７の一部の変形量が小さくなるため、モールド７と基板１１とが接触する可能性を低減することができる。また、モールド７と基板１１との間にごみが存在している場合であっても、モールド７の変形量が小さくなっているため、モールド７や基板１１に傷が生じて破損してしまう可能性を低減することができる。

また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、基板上の樹脂１４に対するモールド７の押し付けが終了するまでの間にモールド７のパターン面ＰＳの変形量がゼロとなるように、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を制御している。具体的には、圧力調整部２９によって、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を、圧力値Ｐ_２よりも小さい圧力値Ｐ_ｆに変更（設定）している。

本実施形態では、モールド駆動部１６の駆動情報、例えば、基板上の樹脂１４をモールド７で成形するために基板１１に対してモールド７を相対的に移動させてからの時間に応じて、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_２に変更している。但し、モールド７と基板１１との間の距離を検出する距離検出部を設け、かかる距離検出部によって検出されるモールド７と基板１１との間の距離に応じて、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_２に変更してもよい。また、第２検出部２８によって取得された画像情報、即ち、モールド７と基板上の樹脂１４との接触状態に応じて、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_２に変更してもよい。例えば、モールド７と基板上の樹脂１４とが接触してから予め定められた時間内に、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_２に変更してもよい。また、モールド７と基板上の樹脂１４とが接触したタイミングにおいて、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を圧力値Ｐ_ｓから圧力値Ｐ_２に変更してもよい。なお、モールド７のキャビティ７ｂの圧力を制御するために、モールド７と基板上の樹脂１４との接触状態を計算や解析によって予測したデータ、或いは、モールド７と基板上の樹脂１４との接触状態の実験データなどを蓄積したライブラリを設けてもよい。

このように、本実施形態では、モールド７と基板上の樹脂１４とが接触した状態において、モールド７のパターン面ＰＳを基板側に凸形状に変形させる力を緩和させながら樹脂１４に対してモールド７を押し付けている。これにより、押印処理におけるモールド７の変形量が小さくなり、モールド７と基板１１とが接触する可能性を低減することができる。従って、インプリント装置１は、モールド７の破損の可能性を低減するのに有利であり、安全に対する高い信頼性を実現することができる。

＜第３の実施形態＞
物品としてのデバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子等）の製造方法について説明する。かかる製造方法は、インプリント装置１を用いてパターンを基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）に形成する工程を含む。かかる製造方法は、パターンを形成された基板を処理する工程を更に含む。当該処理ステップは、当該パターンの残膜を除去するステップを含みうる。また、当該パターンをマスクとして基板をエッチングするステップなどの周知の他のステップを含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１：インプリント装置 ６：制御部 ７：モールド １１：基板 ２９：圧力調整部

Claims (13)

1. 基板上のインプリント材にモールドを接触させた状態で前記基板上のインプリント材を硬化させることにより前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記モールドのパターン面が前記基板側に凸形状に変形するように、前記モールドの前記基板に対向する面における圧力を調整する調整部と、
   前記インプリント処理を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記モールドを前記基板上のインプリント材に接触させる前に前記パターン面の形状が凸形状となるように、前記調整部を介して前記面における圧力を第１圧力値に設定し、前記モールドを前記基板上のインプリント材に接触させて押し付けている間に前記パターン面の変形量が小さくなるように、前記調整部を介して前記面における圧力を前記第１圧力値よりも小さい第２圧力値に設定することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記モールドと前記基板上のインプリント材とが接触してから予め定められた時間内に、前記調整部を介して前記面における圧力を前記第１圧力値から前記第２圧力値に変更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。
3. 前記制御部は、前記モールドと前記基板上のインプリント材とが接触したタイミングにおいて、前記調整部を介して前記面における圧力を前記第１圧力値から前記第２圧力値に変更することを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
4. 前記モールドと前記基板上のインプリント材との接触状態を検出する検出部を更に有し、
   前記制御部は、前記検出部によって検出された接触状態に応じて、前記調整部を介して前記面における圧力を前記第１圧力値から前記第２圧力値に変更することを特徴とする請求項２又は３に記載のインプリント装置。
5. 前記制御部は、前記基板上のインプリント材を前記モールドで成形するために前記モールドと前記基板とを相対的に移動させてからの時間に応じて、前記調整部を介して前記面における圧力を前記第１圧力値から前記第２圧力値に変更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。
6. 前記制御部は、前記モールドと前記基板との間の距離に応じて、前記調整部を介して前記面における圧力を前記第１圧力値から前記第２圧力値に変更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。
7. 前記モールドと前記基板との間の距離を検出する検出部を更に有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。
8. 前記制御部は、前記調整部を介して前記面における圧力を前記第１圧力値から前記第２圧力値に連続的に変更することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記制御部は、前記基板上のインプリント材に対する前記モールドの押し付けが終了するまでの間に前記パターン面の変形量がゼロとなるように、前記調整部を介して前記面における圧力を前記第２圧力値よりも小さい第３圧力値に設定することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記制御部は、前記基板に対して前記モールドを傾けた状態で前記モールドと前記基板上のインプリント材を接触させ、前記モールドに対する前記モールドの傾きを戻す間に、前記調整部を介して前記面における圧力を前記第１圧力値から前記第２圧力値に変更することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
11. 前記第１圧力値は、前記パターン面の変形量が予め定められた量よりも大きくなるように設定され、
    前記第２圧力値は、前記モールドを前記基板上のインプリント材に接触させて押し付けている間に前記モールドが前記基板と接触しないように設定されていることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
12. 請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。
13. 基板上のインプリント材にモールドを接触させた状態で前記基板上のインプリント材を硬化させることにより前記基板上にパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記モールドを前記基板上のインプリント材に接触させる前に、前記モールドのパターン面が前記基板側に凸形状に変形するように、前記モールドの前記基板に対向する面における圧力を第１圧力値に設定する工程と、
    前記モールドを前記基板上のインプリント材に接触させる工程と、
    前記モールドを前記基板上のインプリント材に接触させている間に前記パターン面の変形量が小さくなるように、前記面における圧力を前記第１圧力値よりも小さい第２圧力値に設定する工程と、
    を有することを特徴とするインプリント方法。

Images