JP2017050349A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板に対するパターンの形成において、重ね合わせ精度を向上させること。【解決手段】 本発明の一実施形態にかかるインプリント装置１は、型４を用いて基板２上の被処理領域３１にパターンを形成するインプリント装置１であって、基板２が載置される載置部２０と、被処理領域を加熱する加熱手段１５と、を有する。加熱手段１５は、型４のパターン領域４ａと被処理領域３１との形状の差に関する情報と、基板２と載置部２０との間にはたらく接触圧力に関する情報と、に基づいて、型４のパターン領域４ａと被処理領域３１との形状の差が低減するように被処理領域３１を加熱することを特徴とする。【選択図】 図５

Description

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。

半導体デバイス等の製造のために基板上に微細なパターンを形成する方法として、インプリント法が知られている。インプリント法は、凹凸パターンを有するモールドを用いてインプリント材を成形し、基板上にインプリント材のパターンを形成する方法である。

特許文献１は、１回のモールドの押し付けによりパターンが形成される被処理領域の一部の領域を変形させるために、当該一部の領域を光照射により加熱している。被処理領域の形状とモールドの凹凸パターンの領域の形状とを近づけることにより、重ね合わせ精度を向上させるためである。さらに、基板が載置される基板載置部と基板との間に静止摩擦力がはたらくことによって基板の載置面に沿う方向（水平方向）に基板が変形しづらくなることに鑑み、制御部が読み込んだ吸着圧に基づいて変形に必要な加熱量を決定することを開示している。

特開２０１３−１０２１３７

本願発明者は、下地層の歪み等に起因して生じる基板の反りにより基板と載置部と間にはたらく接触圧力が位置に応じて異なり、当該接触圧力が異なることに起因して加熱変形のしやすさが異なることに気付いた。しかし、特許文献１にはこの点に関する記載がない。

本発明は、基板に対するパターンの形成において、重ね合わせ精度を向上することができるインプリント装置、インプリント方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態にかかるインプリント装置は、型を用いて基板上の被処理領域にパターンを形成するインプリント装置であって、前記基板が載置される載置部と、前記被処理領域を加熱する加熱手段と、を有し、前記加熱手段は、前記型のパターン領域と前記被処理領域との形状の差に関する情報と、前記基板と前記載置部との間にはたらく接触圧力に関する情報とに基づいて、前記型のパターン領域と前記被処理領域との形状の差が低減するように前記被処理領域を加熱することを特徴とする。

本発明のインプリント装置、インプリント方法は、基板に対するパターンの形成において、重ね合わせ精度を向上することができる。

第１実施形態にかかるインプリント装置の構成を示す図である。 第１実施形態にかかるチャックの構成を示す図である。 第１実施形態にかかる加熱機構の構成を示す図である。 加熱機構による加熱変形について説明する図である。 第１実施形態にかかるインプリント処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態にかかるギャップ情報の求め方を示すフローチャートである。 基板と載置面のギャップ分布と、補正量分布との関係を示す図である。 第２実施形態にかかるインプリント処理の流れを示すフローチャートである。

［第１実施形態］
（装置構成）
図１は、本発明の第１実施形態にかかるインプリント装置１の構成を示す図である。鉛直方向をＺ軸、当該Ｚ軸に垂直な平面（水平面）内で互いに直交する２軸をＸ軸及びＹ軸としている。インプリント装置１は、基板２上に塗布された光硬化性の樹脂（インプリント材）３とモールド（型）４とを接触させた状態で、樹脂３を硬化させ、硬化した樹脂３からモールド４を剥離して、基板２上に樹脂３のパターンを形成する。

基板ステージ５が載置されたベース定盤６の鉛直方向には、ブリッジ定盤８を支持するための支柱９が設けられている。モールドを保持する保持機構７は、ブリッジ定盤８の下方に設けられている。

照射部１０は、未硬化状態の樹脂３を硬化するための紫外線１１を水平方向に出射する。紫外線１１は、光学素子（例えばダイクロイックミラー）１２ａで鉛直下方に反射され、モールド４を介して基板上に照射される。

モールド４は、外周が矩形であり、その中心部には凹凸パターンが形成された矩形のパターン部（型のパターン領域）４ａを有する。型４を樹脂３に押し付ける動作（押印動作）により、基板２上に形成されている、パターン部４ａのサイズとほぼ同じ大きさのパターン領域（被処理領域）３１上にパターン部４ａの転写パターンが形成される。

本実施形態では、パターン領域３１はショット領域と同じ大きさとする。ショット領域とは既にパターンを形成し終えた下地層の単位領域であり、１つのショット領域のサイズは、例えば、２６ｍｍ×３３ｍｍ程度である。１つのショット領域にはユーザが希望するチップサイズのパターンを１つまたは複数形成する。

モールド４は、パターン部４ａとは反対側の面に外周が円形状のキャビティ（凹部）４ｂを有する。透過部材１３は、紫外線１１や後述の加熱機構（加熱手段）１５から出射される加熱光を透過し、開口領域の一部とキャビティ４ｂを含む空間１４を密閉空間するために配置されている。

パターン部４ａを樹脂３に押し付ける際に、圧力調整装置（不図示）により空間の圧力を調整することで、パターン部４ａを下に凸になるように変形させる。変形させた状態で押し付け動作をすることによって、パターン部４ａに樹脂３の充填される際に、パターン部４ａの凹部に気泡が混入することを防止でき、パターン部７ａの凹部に樹脂３を隅々まで充填させることができる。

樹脂３が光硬化性である場合には、モールド４は、紫外線１１と、後述の加熱機構１５から出射される加熱光とを透過する材料である。例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類の他、サファイアや窒化ガリウム、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレンなどの樹脂、あるいはこれらの任意の積層材である。

保持機構７は、真空吸着力や静電気力によりモールド４を引き付けて保持するモールドチャック１６と、モールドチャック１６と共にモールド４を移動させる駆動機構１７と、モールド４を変形させる変形機構１８とを有する。モールドチャック１６及び駆動機構１７は、照射部１０からの紫外線１１が基板２に到達するように、中心部に開口領域１９を有する。

変形機構１８は、モールド４に対して水平方向に外力を与えることにより、モールド４を所望の形状に変形させる。これにより、パターン領域３１の形状とパターン部４ａの形状との差を低減させる（被処理領域の形状と型のパターン領域との形状の差を低減させる）ことができる。よって、樹脂３のパターンの重ね合わせ精度を向上させることができる。

駆動機構１７は、モールド４をＺ軸方向に移動させる。これにより、モールド４の、樹脂３に対する押印動作、または樹脂３からの引き離し動作（離型動作）を行う。駆動機構１７に採用するアクチュエータとして、例えば、リニアモータまたはエアシリンダがある。駆動機構１７は、粗動駆動系や微動駆動系など、複数の駆動系から構成されていても良い。また、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向、及び各軸周りの回転方向への駆動機構を備えていてもよい。これにより、モールド４の高精度な位置決めが可能となる。

なお、押印動作や離型動作は、モールド４をＺ軸方向に移動させる代わりに、基板ステージ５を用いて基板２をＺ軸方向に移動させて行ってもよい。あるいはモールド４と基板２の両方をＺ軸方向に移動させてもよい。

基板ステージ５は、載置された基板２を保持面（基板載置面）２０ａに引き付けて保持するチャック（基板載置部）２０と、チャック２０と共に基板２を移動させる駆動機構２１とを有する。基準マーク２７は、基板ステージ５上に設けられており、モールド４をアライメントする際に利用される。

図２はチャック２０の構成を示す図である。チャック２０の基板保持側には、ピン形状の複数の支持材２０ｂと、支持材２０ｂを囲むように配置された１つの環状部材２０ｃが設けられている。支持材２０ｂと環状部材２０ｃ上に基板２が載置される。さらにチャック２０には図２に示すように複数の孔２０ｄが設けられている。これらの孔に通じる共通の配管２０ｅは真空ポンプ２０ｆに接続されている。

本実施形態にかかる基板引き付け手段として、孔２０ｄ、配管２０ｅ、真空ポンプ２０ｆを備えていることにより、基板２をほぼ一様な吸着圧で基板２をチャック２０に引き付けて保持する。チャック２０は、後述する制御部２５からの指令にもとづいて基板２の引き付け力を調整できる。本実施形態では、鉛直下向きに基板２を引き付けている。真空吸着力のほか、静電気力や機械的な基板２の押さえつけにより生じる力で基板２を引き付けて保持してもよい。

支持材２０ｂと環状部材２０ｃの先端部により仮想的に張られる面を、保持面２０ａとしている。なお、配管２０ｅが複数の系に分断されていて、分断された領域ごとに吸着圧力調整をして、吸着力（引き付け力）を調整できる機構を有していてもよい。離型時に一部の領域の吸着圧を下げるように調整することで剥離時に生じるパターン欠陥を低減することができる。

図１の説明に戻る。駆動機構２１は基板２をＸＹ平面内で移動させる。これにより、モールド４と基板２上のパターン領域３１との位置合わせを行う。駆動機構２１に採用するアクチュエータとして、例えば、リニアモータまたは平面パルスモータがある。駆動機構２１は、粗動駆動系や微動駆動系など、複数の駆動系から構成されていても良い。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向だけでなく、Ｚ軸方向、及び各軸周りの回転方向への駆動機構を備えていてもよい。これにより、基板２の高精度な位置決めが可能となる。

半導体プロセスの過程によってパターン領域３１の形状は、倍率成分、平行四辺形成分、台形成分等の変形成分を組み合わせた形状にわずかに変形している。加熱機構１５は、パターン領域３１を加熱して、所望の形状に近づくように変形させることにより、パターン領域３１の形状とパターン部４ａの形状との差を低減することができる。

図３は、加熱機構（加熱手段）１５の構成を示す図である。光源６１は、基板２を加熱変形させるための加熱光を出射する。加熱光の波長は未硬化の樹脂３が硬化せず、かつ基板２で熱として吸収される波長が好ましい。例えば、４００ｎｍ〜２０００ｎｍである。加熱光は光ファイバ６２や光学系６３を介してＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）６４に入射し、ＤＭＤ６４で選択的に反射された加熱光だけが基板２上に照射される。

当該加熱光の光路には、照射部１０から出射される紫外線１１を反射し、加熱光を透過する光学素子１２ａが配置されている。さらに加熱光の光路には、モニタ２３用の光源から出射される光を鉛直下方に向けて反射し、かつ加熱光のほとんどを透過する光学素子（例えばダイクロイックミラー）１２ｂが配置されている。

光源６１には、例えば、高出力半導体レーザが用いられる。光学系６３には、光源６１から出射された光を集光させる集光光学系（不図示）、当該集光光学系からの光の強度を均一化してＤＭＤ６４を照明するための均一照明光学系（不図示）を有する。均一照明光学系は、例えばマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）（不図示）等の光学素子を有する。

ＤＭＤ６４は、加熱光を反射する複数のマイクロミラー（不図示）を有する。照射制御部６６は、各マイクロミラーを、マイクロミラーの配列面に対して−１２度（ＯＮ状態）、あるいは＋１２度（ＯＦＦ状態）の角度で傾けることで、加熱光の照射の有無を制御する。

ＯＮ状態のマイクロミラーで反射された加熱光は、ＤＭＤ６４と基板２とを光学系に共役関係にする投影光学系６５により基板２上に結像される。ＯＦＦ状態のマイクロミラーで反射された光は、基板２に到達しない方向に反射される。全ての、ＯＮ状態のマイクロミラーから反射された加熱光が基板上に投影される領域のサイズは、理想的なパターン領域３１のサイズと同サイズである。

加熱機構１５は、加熱光を照射する領域と照射しない領域との分布をもたせて１つのパターン領域３１を加熱する。これにより、パターン領域３１を局所的に変形させることができる。

照射制御部６６はＣＰＵを有し、後述する制御部２５から指示された熱量分布に基づいて、各マイクロミラーのＯＮ状態またはＯＦＦ状態の切り替えを選択的に制御する。

熱量分布とは、各マイクロミラーのＯＮ状態及びＯＦＦ状態の時間に関する情報と、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態の分布により形成されるパターン領域３１内の照度分布の情報とを含んでいる。ＯＮ状態のマイクロミラーが多いほど、また、加熱光の照射時間が長いほど基板２上のパターン領域３１に対して大きな熱量を与える。

図４（ａ）〜（ｄ）は熱量分布とパターン領域３１の加熱変形との関係の一例を示す図である。図４（ａ）のようにパターン領域３１が１方向（Ｘ方向）にのみ台形成分を含んで歪んでいるものとする。パターン部４ａとの形状差低減のために上辺を膨張させて矩形領域３０に近づける必要があるとする。この場合、図４（ｂ）に示す熱量分布のように、上辺に付近に与える照射量が多くなるように、照度分布及び照射時間が設定される。すなわち、Ｙ方向にのみ照射量分布３２を形成し、Ｘ方向には照射量を一様とする。

図４（ｂ）に示す照射量分布３２に基づいて加熱光が照射された場合、パターン領域３１には図４（ｃ）に示す温度分布３３が形成され、図４（ｄ）に示す変位分布３４でパターン領域３１の形状が変化する。これにより、図４（ｅ）に示すように、パターン領域３１の形状を補正することができる。パターン領域３１が等方的な倍率成分のみを有する場合は、パターン領域３１内に均一な温度分布が形成される熱量分布であればよい。

ＤＭＤ６４と同じように、パターン領域３１に対して分布をもたせて加熱変形させることができる素子であれば、ＤＭＤ６４以外の素子を使用してもよい。例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）でもよい。

図１の説明に戻る。塗布部２２は、基板２上のパターン領域３１に未硬化状態の樹脂３を塗布する。一度に、一回の押印動作で必要となる分の樹脂３だけを塗布する。そのため、基板ステージ５は、押印動作を終えるごとに、モールド４の下方と塗布部２２の下方位置との間で基板２を往復移動させる。

モニタ２３は、光を用いて、モールド４のパターン部４ａに樹脂３が充填される様子を観察する。これにより、パターン部４ａへの異物の挟まり、あるいは樹脂３の未充填箇所を特定することができる。

アライメント系（検出部）２４は、基板２上のパターン領域３１の周辺に形成されたアライメントマーク３６ａ（以下、マーク３６ａという）とモールド４に形成されたアライメントマーク３６ｂ（以下、マーク３６ｂという）とを同時に検出する。

マーク３６ａ、マーク３５ｂはそれぞれ複数形成されている。マーク３６ａ、３６ｂの検出は、モールド４と基板２上の樹脂３とを接触させる前後において行う。検出結果に基づいて、パターン部４ａの形状とパターン領域３１の形状のそれぞれを求める。これにより、パターン部４ａとパターン領域３１との形状差を求めることができる。なお、モールド４と樹脂３とを接触させる前と後のそれぞれで、位置合わせに用いるマークが異なっていてもよい。

アライメント系２４の検出結果に基づいて、後述の制御部２５は、マーク３６ａ、３６ｂのＸ軸方向、Ｙ軸方向、ωＺ方向への位置ずれ求めることができる。

計測部（計測手段）４０は、基板２の平面度を計測する。平面度とは、基板２の面外方向（本実施形態ではＺ軸方向、基板の厚み方向）の形状を示す情報である。基準となる面に対して、基板２の表面の各位置の面外方向に対するずれを示す情報である。すなわち、基板２の、モールド４と対向する面の凹凸形状を表す情報でもある。

計測部４０として、高分解能性を有する分光干渉レーザ変位計を使用する。なお、分光干渉レーザ変位計の代わりに、レーザ変位計、静電容量センサを使用すれば、装置コストを低減することができる。

制御部２５は、基板ステージ５、保持機構７、照射部１０、加熱機構１５、モニタ２３、塗布部２２、アライメント系２４、記憶部２６、および計測部４０と回線を介して接続されている。後述の記憶部２６に格納されている図５、図６のフローチャートに示すプログラムを、制御部２５と接続されている前述の制御対象物を制御することでインプリント処理を実行する。

さらに、制御部２５は、制御対象物の制御に必要な変数を記憶部２６から読み出し、あるいは記憶部２６に書き込みをする。

制御部２５は、インプリント装置１の他の構成要素と共通の筐体内に設置されてもよいし、筐体外に設置されてもよい。また、制御部２５は、制御対象物毎に異なる制御基板の集合体であってもよい。

制御部２５は、ＣＰＵを有し、アライメント系２４によるマーク３６ａ、３６ｂの検出結果に基づいて、パターン部４ａの形状とパターン領域３１の形状との差を求める。さらに、当該形状差から加熱機構１５により基板２に付与する標準熱量分布（被処理領域と型のパターン領域との形状の差に関する情報、第１情報）を求める。

さらに、後述の補正方法により、基板２の面外方向の形状分布とチャック２０の面外方向の形状分布との差であるギャップ情報（接触圧力に関する情報）を用いて標準熱量分布を補正して、補正熱量分布を求める。

本実施形態では、チャック２０による吸着圧の違いを利用してギャップ情報を求める。制御部２５は補正熱量分布に基づいて、パターン領域３１の形状とパターン部４ａの形状との差が低減するように加熱機構１５を制御する。

記憶部２６は、ハードディスク等の記憶媒体を有しており、図５、図６のフローチャートに示すプログラム、単位熱量あたりの基板２の変形量を記憶している。インプリント装置１は、基板２上の複数のパターン領域３１に対して、押印動作を繰り返していくことで、順次パターンを形成していく。

（インプリント方法）
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。図４は、第１実施形態にかかるインプリント処理の流れを示すフローチャートである。

まず、制御部２５は、モールドを搬送する搬送機構（不図示）を制御して、モールド４をモールドチャック１６に搭載する（Ｓ１００）。次に、計測部４０は、基板ステージ５上の基準マークを参照しながらマーク３６ｂを検出させてパターン部の形状を計測する（Ｓ１０１）。

次に、制御部２５は、基板２を搬送する搬送機構（不図示）を制御して、基板ステージ５に基板２を載置させ、チャック２０が、パターン形成時と同じ吸着圧で基板２を保持面２０ａに引き付ける（Ｓ１０２）。パターン形成時の吸着圧を、以下、第１の吸着圧（第１の力）という。基板２は、パターンの形成される面だけでなく、パターンの形成される面と反対側の面（チャック２０側の面）も鏡面加工されていることが好ましい。

次に、制御部２５は、計測部４０を用いて、基板２とチャック２０のギャップ情報（基板と載置部の間隔の情報）を取得する（Ｓ１０３）。

ギャップ情報は、保持面２０ａの各位置における、基板２の平面度とチャック２０の平面度の差の分布である。すなわち、基板２の面外方向の形状分布とチャック２０の面外方向の形状分布との差である。本実施形態では、ギャップ情報を、チャック２０による吸着圧を、前述の第１の吸着圧から、第１の吸着圧よりも大きな吸着圧（以下、第２の吸着圧（第２の力）という）に変更した場合の基板２の表面位置の変化（基板の面外方向の形状変化量）に基づいて求める。

Ｓ１０３の工程について図６に示すフローチャートを用いて説明する。まず、チャック２０が第１の吸着圧で基板２を保持している状態で、基板２の平面度を計測する（Ｓ２０１）。次に、真空ポンプ２０ｆを制御して、チャック２０の吸着圧を第２の吸着圧に変更する（Ｓ２０２）。

第２の吸着圧で基板２を保持している状態で、計測部４０が基板２の平面度を計測する（Ｓ２０３）。最後に、ギャップ情報を求める（Ｓ２０４）。ここで、第２の吸着圧で基板２を吸着した場合は、基板２の形状が載置面２０ａの形状にならうため、第２の吸着圧で保持された基板２の平面度を基板載置面であるチャック２０の平面度とみなしている。

ギャップ情報を求めたあとに、真空ポンプ２０ｆを制御して、チャック２０の吸着圧を第１の吸着圧に戻す（Ｓ２０５）。なお、第１の吸着圧において基板２の平面度を計測する工程が含まれるのであれば、そのタイミングはフローチャートに記載の形態に限られない。

図７は、ギャップ情報について説明する図である。図７（ａ）は基板２を＋Ｚ方向から見た図である。直線Ｘ−Ｘ’状の位置Ｘ１，Ｘ２、Ｘ３は、図７ｂ）、図７（ｃ）に示すＸ１、Ｘ２、Ｘ３と同じ位置を示している。

図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面における平面度を示している。図７（ｂ）基板２の平面度を示す、平坦面の高さである基準の高さからの変形量（太い破線）と、チャック２０の平面度を示す、基準となる平坦な平面からの変形量（細い破線）とを示している。なお、平坦面とは、直交した２軸成分で規定される面のことである。本実施形態ではＸ軸およびＹ軸で規定される面と平行な面である。

図７（ｃ）は、断面Ｘ−Ｘ’の各位置における、基板２とチャック２０のギャップｄを示している。ギャップｄは、基板２の反りの大きさにもよるが、サブミクロンメートルから数百ミクロンメートル程度である。ここでいう反りは、例えば、一連のデバイス製造工程における、酸化工程やイオン打ち込み工程、成膜工程などのプロセスによって基板２に残留応力が生じることによるものである。

基板２の平面度を求める際に基準とした高さと、チャック２０の平面度を求める際に基準とした高さとを近づけていく。ギャップｄは、ある位置において基板２の面の高さとチャック２０の面の高さとの一部が接する状態で得られる基板２の高さとチャック２０の高さの差である。

図７（ｂ）、図７（ｃ）は一軸方向に関するギャップを例示しているが、制御部２５は、基板２の面内全域の各位置におけるギャップ分布を取得しておく。

図５のフローチャートの説明に戻る。計測部２４がマーク３６を検出して、パターン領域３１の形状を計測する（Ｓ１０４）。Ｓ１０１とＳ１０４で得られた計測結果から、制御部２５は、パターン領域３１に付与すべき標準熱量分布を求める（Ｓ１０５）。なお、標準熱量分布とは、パターン部４ａとパターン領域３１との形状差および線膨張係数によって定まる熱量分布であり、基板における位置情報には依存しない熱量分布である。

次に、制御部２５はＳ１０３で取得したギャップ情報に基づいて、標準熱量分布を補正する（Ｓ１０６）。まず、Ｓ１０３で取得した基板２全面のギャップ情報のうち、パターン形成の対象となっているパターン領域３１に対応する部分のギャップ情報を取得する。当該ギャップ情報に基づいて、基板２の面内の各位置における補正量を求める。

基板２とチャック２０の間のギャップが小さな領域のほうが、基板２とチャック２０とが接触している点に近いため、基板２の面内方向にはたらく摩擦力が大きくなり、加熱変形しづらい。そこで、基板２とチャック２０とのギャップが小さな領域では、基板２とチャック２０とのギャップが大きな領域に比べて単位熱量あたりの基板２の変形量が小さくなることを考慮して補正量を決定する。

すなわち、標準熱量分布の熱量に対して熱量を増加する補正量を正の補正量、熱量を減少させる補正量を負の補正量とした場合に、ギャップが小さな領域に対応する補正量（接触圧力に関する情報が小さな基板上の領域における熱量分布を補正する情報）が、ギャップが大きな領域に対応する補正量（接触圧力の情報に関する情報が大きな基板上の領域における前記熱量分布を補正する情報）よりも大きくなるように補正する。ギャップ情報に基づいて補正した熱量分布を、以下、補正熱量分布という。

次に、基板ステージ５が塗布部の下方位置まで基板２を移動させ、塗布部が樹脂３を塗布する（Ｓ１０７）。基板ステージ５は、再び基板２をモールド４の下方に移動させる。次に、加熱機構１５は、補正熱量分布に基づいてパターン領域３１を加熱する。これにより、パターン領域３１の形状が所望の形状になるように、パターン領域３１の形状が補正される（Ｓ１０８）。

次に、モールド４駆動機構が、パターン領域３１に近づくようにモールド４を下降させてモールド４を樹脂３に押し付ける（Ｓ１０９）。押し付けている間に、変形機構がモールド４に対して水平方向に外力を与えることにより、パターン部の形状が所望の形状になるように補正する（Ｓ１１０）。

機械的な力が得意とする偏倍成分の形状補正と、熱が得意とする部分的に等方な等倍成分の形状補正とを適当に組み合わせることにより、より高次な（複雑な）形状補正を実現できる。これにより、パターン部の形状とパターン領域３１の形状とが近づけることができ、重ね合わせ精度を向上させることができる。なお、高次な補正成分とは、例えば、台形成分、弓型成分、たる型成分、糸巻成分などの歪みを補正する成分である。

また、Ｓ１１０において、計測部２４がパターン部の形状とパターン領域３１の形状とを計測し、当該計測結果を変形機構にフィードバックしてパターン部の形状補正に反映してもよい。これにより、さらに、重ね合わせ精度を向上させることができる。

次に、モールド４のパターン部と基板のパターン領域３１との相対位置を調整すべく、モールド４駆動機構や基板２を制御して、アライメント動作を行う（Ｓ１１１）。計測部２４により、当該相対位置を検出した結果に基づいて、制御部２５が、重ね合わせ精度が許容範囲内にあるかを判断する（Ｓ１１２）。

制御部２５が、重ね合わせ精度が許容範囲内でない（ＮＯ）と判断した場合は、Ｓ１１０に戻りパターン部の形状補正を再実行する。制御部２５が、重ね合わせ精度が許容範囲内である（ＹＥＳ）と判断した場合は、Ｓ１１３の工程に進む。

次に、照射部によりモールド４を介して樹脂３を露光して、樹脂３を硬化させる（Ｓ１１３）。次に離型工程として、モールド４駆動機構が、モールド４を樹脂３から引き離す（Ｓ１１４）。制御部２５は、パターン形成すべき次のパターン領域３１の有無を判断する（Ｓ１１５）。制御部２５が、パターン領域３１が有る（ＹＥＳ）と判断した場合は、インプリント装置１はＳ１０４〜Ｓ１１５の動作を繰り返し実行する。制御部２５がパターン領域３１は無い（ＮＯ）と判断した場合は前述の基板搬送機構により、インプリント処理済みの基板２の搬出を行う（Ｓ１１６）。

制御部２５はパターンを形成すべき次の基板２の有無を判断する（Ｓ１１７）。次の基板２があると制御部２５が判断した場合は、新たな基板２に対してＳ１０２〜Ｓ１１７までの動作を繰り返す。次の基板２が無いと判断した場合は、前述のモールド搬送機構により使用したモールド４を回収して、本実施形態にかかるプログラムを終了する（Ｓ１１８）。

このように、本実施形態では、チャック２０の吸着圧を利用して取得した基板２と保持面のギャップ情報に基づいて標準熱量分布を補正する。得られた補正熱量分布は、基板２とチャック２０との間のギャップ、およびギャップに応じて異なる単位熱量あたりの基板２の変形のしやすさを加味した熱量分布である。したがって、ギャップ情報を用いずにパターン領域３１の形状を補正した場合に比べて、所望の形状にパターン領域３１を変形させることができ、重ね合わせ精度を向上させることができる。

なお、Ｓ１０５、Ｓ１０６の動作は、基板ステージ５による基板２の移動や、樹脂３の塗布と並行して行われてもよい。Ｚ軸方向のギャップに基づいてではなく、基板２の面内方向への距離に基づいて、補正量に重みづけをしても、同様の効果を得ることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態は、基板２の平面度と、保持面２０ａの平面度とを個別に求め、両平面度に基づいてギャップ情報を取得する点で第１実施形態とは異なる。また、記憶部２６が図８のフローチャートに示すプログラムを記憶している点で第１の実施形態のインプリント装置１とは異なる。

第２実施形態にかかるインプリント方法において、最初に、計測部４０は基板２の平面度とチャック２０の平面度とをそれぞれ計測する（Ｓ３００）。基板２の平面度計測には、例えば、分光干渉レーザ変位計、静電容量センサ、レーザ変位計等の各種計測器を使用しうる。保持面２０ａの平面度は、チャック２０の複数のピン２０ｂのそれぞれの位置にも基づいて決定される。そのため、分光干渉レーザ変位計のように、計測光のスポット径がチャック２０のピン２０ｂの径よりも小さな計測器を使用する。

基板２の平面度は、基板２を載置する前の保持面の位置と、基板２を載置してかつ押印時の吸着圧と同じ吸着圧で保持した状態の基板２表面の位置との変位に基づいて求めることが好ましい。これにより、吸着保持した状態での基板２とチャック２０との間のギャップをより精度良く求めることができる。

次に、Ｓ３００における計測結果を用いて、制御部２５は、基板２と保持面２０ａとのギャップ情報を求める（Ｓ３０１）。それぞれの形状の差が、ギャップ情報（接触圧力に関する情報）に相当する。

Ｓ３０２〜Ｓ３０５の処理は、第１実施形態におけるＳ１００〜Ｓ１０２およびＳ１０４〜Ｓ１０６の処理と同様であるため説明を省略する。次に、制御部２５は、Ｓ３０１で取得したギャップ情報を用いてＳ３０１で求めたギャップ情報に基づいて標準熱量分布を補正して、パターン領域３１に与える熱量分布を決定する（Ｓ３０６）。Ｓ３０６で求めた補正熱量分布に基づいて、パターン領域３１を加熱しながらインプリント動作を繰り返す（Ｓ３０７〜Ｓ３１８）。Ｓ３０７〜Ｓ３１８の各動作は、第１実施形態におけるＳ１０７〜Ｓ１１８と同様であるため説明を省略する。

本実施形態でも、補正熱量分布に基づいてパターン領域３１を加熱変形させている状態でパターン部４ａを樹脂３に押し付けることにより、重ね合わせ精度を向上させることができる。

基板２の平面度と保持面２０ａの平面度とを、必ずしも両方計測しなくてもよい。基板２と保持面２ａのギャップ情報を求めるにあたり、いずれかの平面度が支配的になることが既知の場合は、基板２または保持面２０ａのうちいずれかの平面度の計測結果にのみ基づいてギャップ情報を求めてもよい。

例えば、３Ｄメモリ製造用の基板２にパターンを形成する場合は、平坦面の平面度と同一とみなした保持面２０ａの平面度と、基板２の平面度を用いてギャップ情報を求めることができる。平坦面とは、直交した２軸成分で規定される面のことである。３Ｄメモリ製造用の基板２では、多層にパターンを形成するにつれて基板２の表面の、いちばん大きなＺ軸方向の位置と一番小さなＺ軸方向の位置との差が１００μｍ程度と、通常のメモリ用基板２の何十倍も反りが生じるからである。

［第３実施形態］
第３実施形態は、基板２の平面度と、保持面２０ａの平面度とを個別に求め、両平面度に基づいてギャップ情報（接触圧力に関する情報）を取得する点では第２実施形態と同様である。しかし、計測部４０がインプリント装置１の内部ではなく、外部に設けられている点で異なる。

計測部４０は、インプリント装置１の外部で、基板２の平面度と、保持面２０ａの平面度とをそれぞれ計測する。当該計測結果は、制御部２５に送られる。その後、制御部２５がギャップ情報を求める。ギャップ情報に基づいて標準熱量分布を補正すれば、ギャップ情報を用いずにパターン領域３１の形状を補正した場合に比べて、重ね合わせ精度を向上させることができる。本実施形態は、インプリント装置１内の実装空間に制約がある場合に適している。

［第４実施形態］
基板２と保持面２０ａとの間隔がゼロの領域同士であっても、それぞれの領域における基板２と保持面２０ａとの間にはたらく接触圧力（接触度合いを示す力）は異なる場合がある。接触圧力の違いに応じて、基板２の面内方向にはたらく摩擦力が異なることにより、単位熱量あたりの面内への変形のしやすさが異なる場合が生じる。

第４実施形態では、基板２を吸着していない状態での基板２の平面度、ギャップ情報、及び押印時の吸着圧を用いて統計解析をする。これにより制御部２５は、基板２の面内のそれぞれの位置における接触圧力、すなわち接触圧力分布（接触圧力に関する情報、第２情報）をまず取得する。制御部２５は、パターン部４ａとパターン領域３１との形状差から定まる標準熱量分布（第１情報）と接触圧力分布に基づいて補正熱量分布を求める。

本実施形態は、事前に接触圧力分布に基づいて決定した補正熱量分布を使用していることで、より重ね合わせ精度を向上させることができる。

なお、ギャップが０より大きい位置では、接触圧力をゼロと設定してもよい。

［第５実施形態］
基板２の平面度も、チャック２０の平面度も、理想的な平坦な状態に対して１周期程度の偏差である場合が多い。そのため、ギャップ情報は、基板２の面内のそれぞれの位置に対応する値でなくても良い。

本実施形態では、パターン領域３１にごとに１つの補正量αを決定する。すなわち補正量αは、１つのパターン領域３１内の各位置で共通に使用される補正量である。補正量αは、同一のパターン領域３１内でのギャップ情報により求まる標準熱量分布の補正値の平均値である。例えば、あるパターン領域３１への標準熱量分布Ｆ（ｘ，ｙ）に対して、補正量αを乗じた値を、補正熱量分布Ｆ’（ｘ，ｙ）とする。あるいはＦ（ｘ，ｙ）に対して一律に補正量αを足した値を補正熱量分布Ｆ’（ｘ，ｙ）としてもよい。１つの補正量αを所定数のパターン領域３１に設定してもよい。

パターン領域３１毎ではなく、１つのパターン領域３１を分割した分割領域ごとに補正値を設定してもよい。１つ、あるいは所定数の分割領域に共通の補正量αを設定することで、パターン領域３１毎に設定する場合に比べて、よりパターン領域３１の形状を精度良く補正できる。

本実施形態も、ギャップ情報を用いてパターン領域３１の形状を補正しているため、重ね合わせ精度を向上させることができる。さらに、制御部２５による補正熱量分布算出の演算工程を簡易にして、制御部２５への負荷を減らすことができる。

［その他の実施形態］
ギャップ情報の計測方法の異なる第１〜第３実施形態いずれかを、第４実施形態、および第５実施形態と組み合わせて適用してもよい。また、基板２にくらべて保持面２０ａの計測頻度は少なくてもよい。

ロットの先頭基板を用いてギャップ情報の取得し、ロット内の他の基板２に当該ギャップ情報を適用して補正熱量分分布を求めてもよい。また、基板２の形状は、形成されるパターンに応じて変化しやすいが、チャック２０は共通に使用されるものなので、保持面の平面度は変化しにくい。そのため基板２の平面度の計測頻度に比べて、チャック２０の平面度の計測頻度を低減させてもよい。これにより各実施形態の適用によるスループットの低下を抑制することができる。

押印時の吸着圧で基板２を保持した場合に、チャック２０自身にも負荷がかかり変形する場合がある。この場合は、予め、吸着前後でのチャック２０の平面度の変化量をオフセットとして記憶部に記憶させておくとよい。オフセットを加味して算出することにより、より精度良くギャップ情報を得ることができる。したがって、重ね合わせ精度を向上できる。

基板２の厚みが均一でないことに起因して、基板２のモールド４側の面とチャック２０側の面とで平面度が異なる場合がある。この場合は、干渉計などを用いて少なくとも裏面の平面度情報を使用して、ギャップ情報を取得することが好ましい。

実施形態により異なるが、計測部４０は、基板２およびチャック２０の少なくとも一方の面外方向の平面度を計測する。

パターン領域３１とパターン部４ａとの形状の差に関する情報は、それぞれの領域の形状情報、あるいは形状情報より求められるサイズ比でもよい。これらの情報と、接触圧力に関する情報又はギャップ情報と、に基づいて、標準熱量分布の作成を介さずに補正熱量分布を作成してもよい。

記憶部２６が、たる型、弓型、等、パターン領域３１の所定の変形成分に対応する標準熱量分布を予め有していても良い。この場合、パターン領域３１のマーク３６ａの計測結果に応じて制御部２５が変形成分を判定し、記憶部２６から標準熱量分布を取得する。

モールド４への伝熱によってパターン部の形状も変化することを考慮して、標準熱量分布および補正熱量分布を求めてもよい。基板２に用いられる素材の線膨張係数（シリコンの場合は２．６ｐｐｍ／Ｋ）とモールド４に用いられる素材の線膨張係数（石英の場合は０．５ｐｐｍ／Ｋ）とを用いて、相対的に形状補正をする熱量を決定することができる。

樹脂３の代わりに、光を含む各種電磁放射線により硬化する樹脂、あるいは加熱により硬化する樹脂を用いてもよい。インプリント装置が採用している硬化方法に対応するインプリント材を選択する。

［物品の製造方法］
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、インプリント装置を用いて基板（ウエハやガラス板等）上にパターンを露光する工程と、露光された基板に対してエッチング処理およびイオン注入処理等の処理を施す工程とを含む。ここで、物品とは、例えば、半導体集積回路素子、液晶表示素子、撮像素子、磁気ヘッド、ＣＤ−ＲＷ、光学素子、フォトマスク等である。当該物品の製造は、さらに、他の周知の処理工程（現像、酸化、成膜、蒸着、平坦化、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含んでも良い。

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
２ 基板
４ モールド（型）
４ａ パターン部（型のパターン領域）
２０ チャック（載置部）
２０ａ 載置面（基板載置面）
２０ｄ 吸着孔
２０ｅ 配管
２０ｆ 真空ポンプ
３１ パターン領域（被処理領域）
４０ 計測部（計測手段）

Claims (17)

1. 型を用いて基板上の被処理領域にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記基板が載置される載置部と、
   前記被処理領域を加熱する加熱手段と、を有し
   前記加熱手段は、前記型のパターン領域と前記被処理領域との形状の差に関する情報と、前記基板と前記載置部との間にはたらく接触圧力に関する情報とに基づいて、前記型のパターン領域と前記被処理領域との形状の差が低減するように前記被処理領域を加熱することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記接触圧力に関する情報は、前記基板と前記載置部との間隔に基づいて得られる情報であ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. 前記載置部は、前記載置部の基板載置面に前記基板を引き付けて保持する引き付け手段を有し、
   前記接触圧力に関する情報は、前記基板と前記載置部との間隔と前記引き付け手段の引き付け力とに基づいて得られる情報であ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。
4. 前記型のパターン領域と前記被処理領域との形状の差に関する情報は前記差から得られた熱量分布であって、
   かつ、前記接触圧力に関する情報は前記熱量分布を補正する情報であって、
   前記接触圧力に関する情報が小さな前記基板上の領域における前記熱量分布を補正する情報は、前記接触圧力に関する情報が大きな前記基板上の領域における前記熱量分布を補正する情報よりも大きいことを特徴とする請求項２または３に記載のインプリント装置。
5. 型を用いて基板上の被処理領域にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記基板が載置される載置部と、
   前記被処理領域を加熱する加熱手段と、を有し
   前記加熱手段は、前記型のパターン領域と前記被処理領域との形状の差に関する情報と、前記基板と前記載置部との間隔とに基づいて、前記型のパターン領域と前記被処理領域との形状の差が低減するように前記被処理領域を加熱することを特徴とするインプリント装置。
6. 前記型のパターン領域と前記被処理領域との形状の差に関する情報は熱量分布であって、かつ、前記間隔は前記熱量分布を補正する情報であって、
   前記間隔が小さな前記基板上の領域における前記熱量分布を補正する情報は、前記間隔が大きな前記基板上の領域における前記熱量分布を補正する情報よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
7. 複数の被処理領域に対して順次パターンを形成するインプリント装置であって、
   前記熱量分布を補正する情報は、所定の数の被処理領域内で共通の情報であることを特徴とする、請求項５または６に記載のインプリント装置。
8. １つの前記被処理領域を仮想的に分割してできる複数の分割領域を設定する場合に、前記熱量分布を補正する情報は、所定の数の前記分割領域内で共通の情報であることを特徴とする請求項５または６に記載のインプリント装置。
9. 前記基板および前記載置部の基板載置面の少なくとも一方の面外方向の形状情報を計測する計測手段を有し、
   前記間隔の情報は、前記計測手段による計測結果に基づいて得られた情報であることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記載置部は、前記載置部に前記基板を引き付けて保持する引き付け手段を有し、
    前記間隔の情報は、前記引き付け手段が前記基板の引き付け力を変化させることで得られる前記基板の面外方向の形状変化量であることを特徴とする請求項２乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
11. 前記間隔の情報は、前記基板の面外方向の形状情報と前記載置部の面外方向の形状情報との差であることを特徴とする請求項２乃至１０のいずれか１項に記載のインプリント装置。
12. 前記基板または前記載置部の前記基板載置面の面外方向の形状情報を、平坦面の形状情報とみなすことを特徴とする請求項１１に記載のインプリント装置。
13. 型のパターン領域の形状と基板上の被処理領域の形状との差に関する第１情報、および、前記基板と前記載置部との間にはたらく接触圧力に関する情報である第２情報を取得する工程と、
    前記工程で取得した前記第１情報および前記第２情報に基づいて、前記パターン領域の形状と前記被処理領域の形状との差が低減するように前記被処理領域を加熱する工程と、
    前記加熱する工程により加熱変形させた被処理領域上に、パターンを形成する工程と、
    を有することを特徴とするインプリント方法。
14. 前記第２情報は、前記基板の面外方向の形状情報および前記載置部の基板載置面の面外方向の形状情報の差に基づいて定まる情報であって、
    前記第２情報を取得する工程において、前記基板の面外方向の形状情報および前記載置面の面外方向の形状情報の少なくとも一方をインプリント装置外で取得することを特徴とする請求項１３に記載のインプリント方法。
15. 前記第２情報を取得する工程は、前記第２情報は、前記基板の面外方向の形状情報および前記載置部の基板載置面の面外方向の形状情報の差に基づいて定まる情報であって、
    前記第２情報を取得する工程は、
    前記基板を前記基板載置面に第１の力で引き付けた状態で前記基板の面外方向の形状情報を取得する第１の取得工程と、
    前記基板を前記基板載置面に、前記第１の力より大きな第２の力で引き付けた状態で前記基板の面外方向の形状情報を取得する第２の取得工程と、
    を有し、
    前記第２の取得工程で得られる前記形状情報を前記基板載置面の面外方向の形状情報としてすることを特徴とする請求項１３に記載のインプリント方法。
16. 前記第２情報を、前記第１情報よりも先に取得することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載のインプリント方法。
17. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて、前記基板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の形成された基板を加工する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。

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