JP2017157639A - インプリント装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、押印時や離型時にステージが傾くことにより生じる基板とモールドの相対的な傾きを低減するために有利なインプリント装置を提供することを目的とする。【解決手段】 本発明は、基板上に供給されたインプリント材に、モールドを用いてパターンを形成するインプリント装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記モールドを保持するモールド保持部と、前記モールドと前記インプリント材とを接触させたときに前記基板保持部が傾くことにより生じる前記モールドと前記基板の相対的な傾きを低減するように、前記モールドと前記インプリント材が接触する前記基板の面方向の位置に基づいて、前記モールドが前記インプリント材に接触している間に前記モールドの傾きを変化させる前記モールド保持部を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、インプリント装置、および物品の製造方法に関する。

基板上に供給されたインプリント材にモールドを用いてパターンを形成するインプリント装置が、半導体デバイスや磁気記憶媒体などの量産用リソグラフィ装置の１つとして注目されている。インプリント装置では、モールドのパターン領域と基板のショット領域とを重ね合わせるため、モールドとインプリント材とが接触している状態において、モールドと基板との位置合わせ制御が行われる（特許文献１）。例えば、位置合わせ制御は、パターン領域とショット領域のそれぞれに設けられたマークを検出することで、モールドと基板との相対位置が目標相対位置の許容範囲に収まるように行われる。

このようにインプリント装置では、モールドと基板の位置合わせ制御を行い、モールドとインプリント材とが接触している状態でインプリント材が硬化される。そして、インプリント装置は、硬化したインプリント材からモールドを引き離すことによって、基板の上のインプリント材にパターンを形成する。

特表２００８−５２２４１２号公報

インプリント装置は、モールドとショット領域上のインプリント材とを接触させるとき、モールドとインプリント材とを接触させる力によって、基板を保持するステージが傾いてしまう。接触時（押印時）にステージが傾くとモールドが基板に対して傾いてしまい、モールドが基板に対して傾いた状態でモールドのパターン領域にインプリント材の充填が行われたり、傾いた状態でインプリント材が硬化されたりする。このように、モールドが基板に対して傾いた状態でインプリント材の充填や硬化が行われると、基板上に所望のパターンが形成されない恐れがある。

またインプリント装置では、硬化したインプリント材からモールドを剥離させるとき、インプリント材からモールドを剥離させる力によって、基板を保持するステージが傾いてしまい、モールドが基板に対して傾いてしまうことがある。剥離時（離型時）にモールドが基板に対して傾くと、モールドのパターンやインプリント材に形成されたパターンが破損する恐れがある。

そこで本発明は、押印時や離型時にステージが傾くことにより生じる基板とモールドの相対的な傾きを低減するために有利なインプリント装置を提供することを目的とする。

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、基板上に供給されたインプリント材に、モールドを用いてパターンを形成するインプリント装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記モールドを保持するモールド保持部と、前記モールドと前記インプリント材とを接触させたときに前記基板保持部が傾くことにより生じる前記モールドと前記基板の相対的な傾きを低減するように、前記モールドと前記インプリント材が接触する前記基板の面方向の位置に基づいて、前記モールドが前記インプリント材に接触している間に前記モールドの傾きを変化させる前記モールド保持部を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、押印時や離型時にステージが傾くことにより生じる基板とモールドの相対的な傾きを低減するために有利なインプリント装置を提供することができる。

第１実施形態のインプリント装置を示す概略図である。 基板ステージの構成例を示す図である。 複数のショット領域の各々にインプリント処理を行う動作シーケンスを示すフローチャートである。 モールドとインプリント材とを接触させる工程における基板ステージの挙動を説明するための基板ステージの概念図である。 モールドとインプリント材とを接触させる工程における基板ステージの断面図である。 第１実施形態のインプリント装置におけるモールドと基板の傾きの制御を説明するためのブロック図である。 硬化したインプリント材からモールドを剥離させる工程における基板ステージの挙動を説明するための基板ステージの概念図である。 第３実施形態のインプリント装置を示す概略図である。 パターン領域と対象ショット領域の形状差を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素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実施形態＞
本発明に係る第１実施形態のインプリント装置１００について説明する。ここでは、モールドを基板に対して近づける方向をＺ方向（Ｚ軸）とし、Ｚ軸に垂直で基板の面方向にＸ軸とＹ軸を設定する。インプリント装置１００は、半導体デバイスなどの製造に使用され、基板３のショット領域上のインプリント材１１にモールド６を用いてパターンを形成するインプリント処理を行う。例えば、インプリント装置１００は、モールド６とショット領域上のインプリント材１１とを接触（押印）させ、その状態でインプリント材１１を硬化させる。そして、インプリント装置１００は、モールド６と基板３との間隔を広げ、硬化したインプリント材１１からモールド６を剥離（離型）する。このインプリント処理により、ショット領域上にインプリント材１１のパターンを形成することができる。インプリント材１１を硬化する方法には、熱を用いる熱サイクル法と光を用いる光硬化法とがあり、ここでは光硬化法を採用する場合について説明する。光硬化法は、インプリント材１１として光の照射により硬化する光硬化性組成物を用いる。そのため光硬化法は、モールド６とインプリント材１１とを接触させた状態でインプリント材１１に光（例えば紫外線）を照射することによりインプリント材１１を硬化させる方法である。

［装置構成について］
図１は、第１実施形態のインプリント装置１００を示す概略図である。インプリント装置１００は、インプリントヘッド７、基板ステージ４、硬化部８、供給部５、計測部９、制御部１０を含みうる。インプリントヘッド７、硬化部８、供給部５および計測部９はそれぞれ構造体１によって支持されており、基板ステージ４は定盤２の上を移動可能に構成されている。また、制御部１０は、例えばＣＰＵやメモリなどを有し、インプリント装置１００の各部の動作を制御することでインプリント処理を制御している。

モールド６（型、テンプレート）は、通常、石英など紫外線を透過させることが可能な材料で作製されており、基板に対向する面の一部には、インプリント材１１を成形するための凹凸状のパターン（パターン領域６ａ）が形成されている。また、基板３には、例えば単結晶シリコン基板やガラス基板などが用いられ、基板３の上面（被処理面）には供給部５によってインプリント材１１が供給される。

硬化部８は、インプリント材１１を硬化させる光（紫外線）を、モールド６を介してインプリント材１１に照射する。硬化部８は、例えば、インプリント材１１を硬化させる光を射出する光源と、光源から射出された光を適切な光に調整するための光学素子とを含みうる。第１実施形態では光硬化法が採用されているため、硬化部８には紫外線を射出する光源が設けられているが、例えば熱サイクル法が採用される場合には、光源の代わりに、インプリント材１１としての熱硬化性組成物を硬化させるための熱源が設けられる。

インプリント材１１は、硬化性組成物であり、典型的には、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。これらのうち光により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物および光重合開始剤を含有しうる。また、光硬化性組成物は、付加的に非重合性化合物または溶剤を含有しうる。非重合性化合物は、例えば、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種でありうる。

計測部９は、モールド６（パターン領域６ａ）に形成されたアライメントマークと、基板３（ショット領域）に設けられたアライメントマークとを検出する。インプリント装置は、計測部９によって検出されたアライメントマークの相対位置に基づき、パターン領域６ａとショット領域との相対位置（位置ずれ）を計測する。複数のアライメントマークを検出することでパターン領域６ａとショット領域の形状差も計測することができる。

供給部５は、基板３のショット領域上にインプリント材１１を供給（塗布）する。第１実施形態のインプリント装置１００では、紫外線の照射によって硬化するインプリント材１１がショット領域上に供給される。

インプリントヘッド７（モールド保持部）は、例えば、真空吸着力や静電力などによりモールド６を保持するモールド保持部７ａと、モールド保持部７ａをＺ方向に駆動するモールド駆動部７ｂとを含みうる。モールド保持部７ａおよびモールド駆動部７ｂは、硬化部８からの光が通過できるように、それぞれの中心部（内側）に開口領域を有している。硬化部８からの光は、開口領域を通り、モールド６を介して基板上のインプリント材１１を照射する。モールド駆動部７ｂは、Ｚ方向にモールド６を駆動する機能だけでなく、ＸＹ方向やθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）におけるモールド６の位置を調整する調整機能を有している。さらに、モールド６の傾きを変えるためのチルト機能（Ｘ軸回りやＹ軸回りの回転方向におけるモールドの位置）を有していてもよい。

基板ステージ４（基板保持部）は、例えば、真空吸着力や静電力などにより基板３を保持する基板チャック４ａと、基板チャック４ａを機械的に保持して定盤２の上を移動可能に構成された基板駆動部４ｂとを含み、基板３のＸＹ方向における位置決めを行う。基板ステージ４は、ＸＹ方向に基板３を移動させる機能だけでなく、Ｚ方向やθ方向における基板３の位置を調整する調整機能や、基板３の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。

第１実施形態では、基板ステージ４が移動することによってモールド６と基板３のＸＹ方向（面方向）における相対位置を変更させているが、インプリントヘッド７が移動してもよいし、基板ステージ４とインプリントヘッド７の双方を移動させてもよい。同様に、第１実施形態では、インプリントヘッド７が移動することによってモールド６と基板３の間隔（Ｚ方向の距離）を変更させているが、基板ステージ４が移動してもよいし、インプリントヘッド７と基板ステージ４の双方を移動させてもよい。

ここで、基板ステージ４の構成例について、図２を参照しながら説明する。図２は、基板ステージ４の構成例を示す図である。図２（ａ）は、基板ステージ４をＺ方向から見た図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。基板ステージ４の基板駆動部４ｂは、例えば、Ｘステージ４ｂ１（第１ステージ）と、Ｙステージ４ｂ２（第２ステージ）とを含みうる。Ｘステージ４ｂ１は、定盤２の上を第１方向（例えばＸ方向）に沿って移動可能に構成される。また、Ｙステージ４ｂ２は、基板チャック４ａを支持し、静圧案内（不図示）によりＸステージ４ｂ１の上を第１方向と異なる第２方向（例えばＹ方向）に沿って移動可能に構成される。このように構成された基板駆動部４ｂは、Ｘステージ４ｂ１をＸ方向に沿って駆動することによりＹステージ４ｂ２および基板チャック４ａ（基板３）をＸ方向に移動させることができる。また、基板駆動部４ｂは、Ｙステージ４ｂ２をＹ方向に沿って駆動することにより基板チャック４ａ（基板３）をＹ方向に移動させることができる。つまり、基板駆動部４ｂは、Ｘステージ４ｂ１のＸ方向への駆動およびＹステージ４ｂ２のＹ方向への駆動によって、基板３をＸＹ方向に移動させることができる。

Ｘステージ４ｂ１は、定盤２に対して所定量の隙間が生じるように静圧案内によって位置決めされており、第１駆動部４ｂ３によって定盤２の上をＸ方向に沿って移動する。第１駆動部４ｂ３は、例えば、永久磁石を含む可動子４ｂ３１と、Ｘ方向に沿って配置した複数のコイルを含む固定子４ｂ３２とを有するリニアモータを含みうる。そして、第１駆動部４ｂ３は、固定子４ｂ３２における複数のコイルに供給する電流を制御して、可動子４ｂ３１を固定子４ｂ３２に沿って移動させることにより、Ｘステージ４ｂ１をＸ方向に沿って移動させることができる。Ｘステージ４ｂ１のＸ方向における位置は、例えばエンコーダや干渉計などによって構成された第１検出部４ｂ４によって検出されうる。図２に示す例では、スケール４ｂ４１と、スケール４ｂ４１からの光によってＸステージ４ｂ１のＸ方向における位置を求めるヘッド４ｂ４２とを含むエンコーダが、第１検出部４ｂ４として設けられている。

また、Ｙステージ４ｂ２は、Ｘステージ４ｂ１に対して所定量の隙間が生じるように静圧案内によって位置決めされており、第２駆動部４ｂ５によってＸステージ４ｂ１の上をＹ方向に沿って移動する。第２駆動部４ｂ５は、図２（ｂ）に示すように、例えば、永久磁石を含む可動子４ｂ５１と、Ｙ方向に沿って配列した複数のコイルを含む固定子４ｂ５２とを有するリニアモータを含みうる。そして、第２駆動部４ｂ５は、固定子４ｂ５２における複数のコイルに供給する電流を制御して、可動子４ｂ５１を固定子４ｂ５２に沿って移動させることにより、Ｙステージ４ｂ２をＹ方向に沿って移動させることができる。Ｙステージ４ｂ２のＹ方向における位置は、例えばエンコーダや干渉計などによって構成された第２検出部４ｂ６によって検出されうる。図２に示す例では、スケール４ｂ６１と、スケール４ｂ６１からの光によってＹステージ４ｂ２のＹ方向における位置を求めるヘッド４ｂ６２とを含むエンコーダが、第２検出部４ｂ６として設けられている。

またインプリント装置１００には、Ｘステージ４ｂ１の高さを計測する計測器（不図示）やＹステージ４ｂ２の高さを計測する計測器（不図示）が複数設けられていても良い。例えば、高さを計測する計測器が定盤２に複数設けられていれば、定盤２に対するＸステージ４ｂ１の傾きやＹステージ４ｂ２の傾きを計測することができる。

［各ショット領域へのインプリント処理について］
次に、インプリント装置が基板３上の複数のショット領域にインプリント材のパターンを形成する動作について、図３を参照して説明する。図３は、インプリント処理の動作シーケンスを示すフローチャートである。複数のショット領域の各々に対してインプリント処理を行うことで複数のショット領域にパターンを形成することができる。

Ｓ１０１において、制御部１０はパターンが形成される対象のショット領域（以下、対象ショット領域３ａ）が供給部５の下に配置されるように基板ステージ４を制御する。そして、供給部５は対象ショット領域３ａにインプリント材１１を供給する。対象ショット領域３ａへのインプリント材１１の供給は、対象ショット領域３ａと供給部５との位置関係を変更せずに行ってもよいし、対象ショット領域３ａと供給部５との相対的な位置を変えながら行ってもよい。

Ｓ１０２において、制御部１０は、モールド６（パターン領域６ａ）の下方に対象ショット領域３ａが配置されるように基板ステージ４を制御する。Ｓ１０３において、制御部１０は、モールド６と基板３との間隔が狭まるようにインプリントヘッド７を制御し、モールド６と対象ショット領域３ａ上のインプリント材１１とを接触させる。そして、制御部１０は、パターン領域６ａに形成された凹凸パターンにインプリント材１１が充填されるように、モールド６とインプリント材１１を接触させる力をインプリントヘッド７のモールド駆動部７ｂに発生させる。モールド６とインプリント材１１とを接触させる力とは、例えばモールド６をインプリント材１１に押し付ける力のことであり、以下では押印力と表す。制御部１０は、モールド駆動部７ｂに押印力を発生させた状態で所定の時間を経過させた後、この押印力を解除することができる。この時、押印力を発生させない（ゼロにする）のではなく、わずかに残っていてもよい。また、モールド６と基板３の間隔を広げる方向にわずかに力を発生させてもよい。モールド６とインプリント材１１とが接触している場合、毛細管現象によりモールド６と基板３との間隔を狭める方向に力が生じるため、間隔を広げる方向にわずかに力を発生させてもモールド６がインプリント材１１から離れないことがある。

Ｓ１０４において、インプリント装置はモールド６と基板３の位置合わせを行う。例えば、制御部１０は、計測部９にモールド６と基板３に形成されたアライメントマークを検出させて、検出されたアライメントマークに基づきパターン領域６ａと対象ショット領域３ａとの相対位置を計測する。そして、制御部１０は、計測部９によって計測された相対位置と目標相対位置との偏差が許容範囲に収まるように、モールド６と基板３との相対位置のフィードバック制御を行う。

Ｓ１０５において、制御部１０は、モールド６とインプリント材１１を接触させた状態で光（紫外線）を照射するように硬化部８を制御する。光の照射によりインプリント材１１は硬化する。Ｓ１０６において、制御部１０は、モールド６と基板３の間隔が拡がるようにインプリントヘッド７と基板ステージ４の少なくとも一方を制御し、硬化したインプリント材１１からモールド６を剥離（離型）する。Ｓ１０７において、制御部１０は、基板上にパターンを形成すべきショット領域（次のショット領域）があるか否かの判定を行う。次のショット領域がある場合はＳ１０１に戻って再びインプリント処理を行い、次のショット領域がない場合はインプリント処理の動作を終了する。

本発明のインプリント装置１００は、Ｓ１０３の接触させる工程からＳ１０６の剥離する工程までの間に、基板ステージが傾くことによって発生するモールド６と基板３の相対的な傾きを補正することができる（Ｓ１０８）。モールド６と基板３の相対的な傾きを補正する方法は後述する。

［モールドと基板の相対的な傾きについて］
インプリント装置１００では、モールド６とインプリント材１１とを接触させる工程（Ｓ１０３）において、押印力により基板ステージ４（Ｙステージ４ｂ２）が傾く。基板ステージ４が傾くことにより、モールド６に対して基板３が相対的に傾く（例えばＹ軸回りのθＹ方向）ことがある。

モールド６とインプリント材１１とを接触させるときの基板ステージ４の挙動について、図４および図５を参照しながら説明する。図４は、モールド６とインプリント材１１とを接触させる工程における基板ステージ４の挙動を説明するための基板ステージ４の概念図である。図４に示す基板ステージ４の概念図では、説明を容易にするため、静圧案内４１がばね記号で表されており、静圧案内４１を介してＸステージ４ｂ１およびＹステージ４ｂ２が横に並べて図示されている。静圧案内は、高圧潤滑油や圧縮空気などの加圧流体で基板ステージ４を支える機構で、高い位置決め精度を実現できる。定盤２の上の静圧案内４２は、ばね記号と車輪とで表されており、Ｚ方向のみにばね性を有し、ＸＹ方向には移動自由であることを示している。また、図５は、モールド６とインプリント材１１とを接触させる工程における基板ステージ４の断面図（図２（ａ）のＡ−Ａ’における断面図）を示す図である。

例えば、対象ショット領域３ａが、図４（ａ）に示すように、基板３の基準位置（例えば中心）から＋Ｘ方向に距離Ｌだけ離れて配置されているとする。理解をし易くするため、図４（ａ）では、対象ショット領域３ａのマーク３ｂとモールド６のマーク６ｂのＸ方向の初期の位置ずれがないものと仮定する。この場合、図４（ａ）に示す状態から押印力Ｆｚを加えると、図４（ｂ）および図５に示すように、押印力ＦｚによってＹステージ４ｂ２がθＹ方向（Ｙ軸回りの回転方向）に傾く。その結果、第１検出部４ｂ４による検出結果に基づいてＸステージ４ｂ１のＸ方向における位置のフィードバック制御が行われていても、対象ショット領域３ａのマーク３ｂとモールド６のマーク６ｂとがＸ方向に相対的にシフトしうる。即ち、モールド６と対象ショット領域３ａとのＸ方向における相対位置がずれてしまう。この状態における硬化前のインプリント材１１には、ばね性と粘性の両方の特性（粘弾性特性）を持っている。

そのため、対象ショット領域３ａ（基板３）には、インプリント材１１のばね性により、インプリント材１１から−Ｘ方向の力が作用する。即ち、モールド６および基板３に、相対位置をずらすような力が作用する。しかしながら、Ｘステージ４ｂ１の位置は、第１検出部４ｂ４の検出結果によって制御されるため、静圧案内４１は引き伸ばされている状態となる。したがって、押印力Ｆｚを解除してＹステージ４ｂ２の傾きを元に戻そうとしても、インプリント材１１の粘性によってモールド６と対象ショット領域３ａとの相対位置がゆっくりと変動しうる。そのため、モールド６と対象ショット領域３ａとの相対位置が整定するまでに相応の時間を要しうる。

また、モールド６とインプリント材１１の接触時に基板ステージ４（基板駆動部４ｂ）が傾くことにより、モールド６に対して基板３が相対的に傾くことがある。モールド６と基板３が相対的に傾くことにより、パターン領域６ａと対象ショット領域３ａが平行にならない。このとき、対象ショット領域３ａに対してパターン領域６ａが相対的に傾いた状態でモールド６の凹凸パターンにインプリント材１１が充填される。モールド６と基板３とが相対的に傾いた状態でモールド６の凹凸パターンにインプリント材１１が充填すると、パターン領域６ａ内でインプリント材１１の分布が不均一になったり、充填が完了するまでの時間を要したりする恐れがある。さらに、モールド６と基板３とが相対的に傾くと、パターン領域６ａと対象ショット領域３ａに形状差が生じることがある。押印時に基板ステージ４が傾いた後に、基板ステージ４が元に戻った（平行に戻る）としても、インプリント材１１の粘弾性により、対象ショット領域３ａとパターン領域６ａの位置合わせ精度が低下する（形状差が生じる）恐れがある。

さらに、モールド６と基板３とが相対的に傾いた状態で基板３とモールド６に押印力を与えると、モールド６の一部と基板３との間隔が局所的に狭い状態（接触状態）で押印を行うことになる。この状態で基板３とモールド６の間に押印力を与え続けることにより、基板３やモールド６が破損する恐れがある。また、モールド６と基板３が相対的に傾いた状態でモールド６をインプリント材から引き離す際に、引き離す方向（Ｚ方向）と直交する方向（ＸＹ方向）に力が作用して、基板３上に形成されたインプリント材１１のパターンが破損する恐れがある。

［モールドと基板の相対的な傾きの制御について］
次に、第１実施形態のインプリント装置１００におけるモールド６と基板３の相対的な傾きの制御について図６を参照しながら説明する。図６は、第１実施形態のインプリント装置１００におけるモールド６と基板３の傾きの制御を説明するためのブロック線図である。図６における減算器１０ａ、補償器１０ｂ、補正器１０ｃおよび主制御器１０ｄは、制御部１０に含まれるものとする。

第１実施形態のインプリント装置１００は、モールド６をインプリント材１１に接触させたときに基板ステージ４が傾くことにより生じる、モールド６と基板３の相対的な傾きが低減するように、インプリントヘッド７の傾きを制御する。基板３とモールド６の相対的な傾き（Ｘ軸回りやＹ軸回りの回転方向）の制御は、モールド保持部７ａの傾きを変更可能に構成されたモールド駆動部７ｂによって行われる。モールド駆動部７ｂは、例えば複数のアクチュエータを含み、インプリント材１１にモールド６を押し付ける方向（Ｚ方向）にモールド６を駆動したり、複数のアクチュエータの出力に差を付けてモールド６を傾けたりするように構成されうる。基板駆動部４ｂは、基板３上のインプリント材１１とモールド６を接触させる方向（Ｚ方向）に基板３を駆動したり、基板３を傾けたりするように構成されうる。

具体的には、モールド６とインプリント材１１を接触させた後、基板ステージ４の傾きに応じてモールド駆動部７ｂによりモールド６の傾きを調整する。モールド駆動部７ｂは、基板ステージ４が傾くことにより生じるモールド６と基板３の相対的な傾きが低減するように、モールド保持部７ａの傾きを調整する。モールド駆動部７ｂは、モールド６とインプリント材１１が接触している間に、モールド６と基板３（特にパターン領域６ａと対象ショット領域３ａ）が平行になるようにモールド保持部７ａの傾きを調整するのが望ましい。つまり、基板３上に形成されるインプリント材１１のパターンの残膜の厚さが均一になるようにするのが好ましい。インプリント材１１の残膜とは、インプリント材１１で構成された凹凸のパターンの凹部と基板３との間におけるインプリント材１１の膜のことであり、ＲＬＴ（Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｌａｙｅｒ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）とも呼ばれる。また、モールド６と基板３の相対的な傾きの調整は基板駆動部４ｂによって行われても良く、基板駆動部４ｂとモールド駆動部７ｂの双方を駆動させることによって行われても良い。

モールド６と基板３との相対的な傾きの制御は、押印力Ｆｚと基板３の基準位置から対象ショット領域３ａまでの距離Ｌとに基づいて行われうる。ここで基準位置は、モールド６をインプリント材１１に接触させたときの基板ステージ４の傾きが他と比較して小さい位置であることが好ましく、例えば、基板３の中心にすることができる。また、基板３の重心を基準位置に設定してもよい。

押印時のモールド６と基板３の相対的な傾きは、押印力Ｆｚ、および基板３の基準位置から対象ショット領域３ａまでの距離Ｌに比例することが分かった。そのため、補正器１０ｃは、押印力Ｆｚや距離Ｌに対するモールド６と基板３の相対的な傾き量の関係を示す情報（計算式やテーブル）に基づいて、押印時のモールド６と基板３の傾き量（補正値）を求めることができる。押印力Ｆｚや距離Ｌと傾き量の関係を示す情報は、シミュレーションや実験などにより予め取得されうる。また、他の基板３でパターンを形成した際の結果を用いて押印位置と傾き量の関係を求めても良いし、押印位置と傾き量の関係を補正してもよい。

また、インプリント装置１００は、モールド６を基板３に対して凸形状にすることで、接触面積が徐々に拡がるようにインプリント材１１に接触させたりすることができる。この場合、基板３とモールド６の相対的な傾きは、基板ステージ４とインプリントヘッド７の傾きとみなすことができる。基板３とモールド６の相対的な傾きの調整は、基板ステージ４とインプリントヘッド７の相対的な傾きを調整すればよい。基板３の表面がＸＹ面に平行でない場合は、基板３をインプリント材１１に接触させる時は、対象ショット領域３ａの傾きに合わせてモールド保持部７ａを傾けてモールド６をインプリント材１１に接触させるのが望ましい。その後、モールド保持部７ａは、基板３上の位置に応じて求められる基板ステージ４の傾き量に基づいてモールド６の傾きを調整する。

また、インプリント装置１００は、基板ステージ４の傾きを検出した結果に基づいてインプリントヘッド７の傾きを調整することができる。例えば、インプリント装置１００には、モールド６と基板３の相対的な傾きを計測するため、基板３の面の傾きを計測する基板計測部１２（図１（ａ））と、モールド６のパターン領域６ａの傾きを計測するモールド計測部１３（図１（ｂ））が設けられている。

基板計測部１２は、モールド６と基板３上のインプリント材１１とが接触する位置における基板３の面の傾きを計測する。基板計測部１２には、基板３の面上の複数の箇所の高さ（Ｚ方向）を計測することができる高さセンサ（ギャップセンサ）が含まれる。基板計測部１２は、基板３の面上の複数の高さ情報から基板３の傾き量を求めることができる。例えば、基板計測部１２には基板３の面上の複数の箇所に光（レーザ光）を照射することで基板３の面上の高さを計測するレーザ干渉計を含む。

モールド計測部１３は、モールド６と基板３上のインプリント材１１とを接触させる位置におけるモールド６の面の傾きを計測する。モールド計測部１３には、モールド６のパターン領域６ａ上の複数の箇所の高さ（Ｚ方向）を計測することができる高さセンサ（ギャップセンサ）が含まれる。モールド計測部１３は、モールド６の面上の複数の高さ情報からモールド６の傾き量を求めることができる。例えば、モールド計測部１３にはモールド６の面上の複数の箇所に光（レーザ光）を照射することでモールド６の面上の高さを計測するレーザ干渉計を含む。モールド６の面は、パターンが形成されているパターン領域６ａでも良いし、その裏面側でも良い。

また上述のように、定盤２に設けられた基板ステージ４の高さを計測する計測器（基板計測部）の計測結果を用いて基板ステージ４の傾き量を求めることができる。

次に、モールド６と基板３の相対的な傾きを調整（補正）する方法を説明する（図３のＳ１０８）。図３のＳ１０３では、モールド６のパターン領域６ａとインプリント材１１が接触して基板ステージ４に押印力が加わるため、基板ステージ４が傾く。そのため、Ｓ１０３の工程と並行して、予め求めた基板３上の位置と傾き量の関係に基づいてモールド保持部７ａの傾きを調整する。また、基板計測部１２を用いて基板ステージ４の傾き量を計測している場合は、計測結果に基づいてモールド保持部７ａの傾きを調整する。モールド６の傾きはモールド計測部１３を用いて計測しても良い。

基板計測部１２とモールド計測部１３のそれぞれが計測した傾き量から、基板３とモールド６の相対的な傾き量を求める。そして、図３のＳ１０３からＳ１０６の離型動作が完了する時まで、求めた傾き量に基づいて、対象ショット領域３ａとパターン領域６ａの傾き量が小さくなるように、モールド駆動部７ｂもしくは基板駆動部４ｂの少なくともどちらか一方を駆動する。つまり、モールド６とインプリント材１１の接触後にパターン領域６ａと対象ショット領域３ａが平行に近づくように、モールド６と基板３の相対的な傾きを調整する。制御部１０は、モールド駆動部７ｂに押印力を発生させた状態で所定の時間を経過させた後、Ｓ１０４の位置合わせを行う際にモールド駆動部７ｂにおける押印力を小さくすることがある。そのため、押印力の変化により、基板３とモールド６の相対的な傾きが変化することがあるため、傾き量の計測は、離型動作が完了するときまで行うのが望ましい。

また、予め求めた傾きの補正値と基板ステージ４の傾き量の計測結果を用いて基板３とモールド６の相対的な傾きを調整してもよい。補正値は減算器１０ａによって、モールド駆動部７ｂの現在の傾きと目標傾き量との偏差に加えられ、モールド駆動部７ｂをチルト駆動するための指令値は、偏差に補正値を加えられた値に基づいて補償器１０ｂによって決定される。このように、モールド６とインプリント材１１の接触後、基板ステージ４（基板３の面）の傾き計測に基づいてインプリントヘッド７（モールド６）の傾き量の補正をフィードバック制御が行われても良い。

第１実施形態のインプリント装置１００は、モールド６とインプリント材１１とを接触させている間において、基板３とモールド６の相対的な傾きを制御する。これにより、第１実施形態のインプリント装置１００は、基板ステージ４が傾くことにより生じる、基板３とモールド６の相対的な傾きを低減することができる。

ここで、押印力Ｆｚは、例えば、モールド駆動部７ｂに供給する信号値に、単位量の信号値を供給したときにモールド駆動部７ｂが発生する力を示す定数（推力定数）を乗ずることにより求められうる。また、モールド駆動部７ｂが発生する力を検出するセンサ（例えば、力センサやロードセル、歪みゲージなど）を設け、当該センサによる検出結果に基づいて押印力Ｆｚが求められてもよい。

上述したように、第１実施形態のインプリント装置１００は、モールド６とインプリント材１１とを接触させる工程において、押印力Ｆｚと距離Ｌとに基づいて、モールド６と基板３の相対的な傾きを制御する。上述の傾き量の関係を示す情報は、基板３上に複数の対象ショット領域３ａが設けられている場合、距離Ｌの代わりに対象ショット領域３ａの場所に応じた傾き量（補正値）を予め取得しておいてもよい。つまり、基板３上の座標に応じて傾き量（補正値）を決定する。これにより、モールド６とインプリント材１１とを接触させたときに基板ステージ４が傾くことにより発生するモールド６と基板３の相対的な傾きを低減させることができる。つまり、押印した後に、モールド６のパターン領域６ａと基板３の対象ショット領域３ａとが相対的に傾かずに（平行に）してインプリント材の充填や位置合わせを行うことができる。そのため、パターン領域６ａのインプリント材の充填に要する時間を低減し、スループットを向上させることができる。

＜第２実施形態＞
インプリント装置１００では、硬化したインプリント材１１からモールド６を剥離（離型）させる工程（Ｓ１０６）において、硬化したインプリント材１１からモールド６を剥離させる力（剥離力）をインプリントヘッド７のモールド駆動部７ｂに発生させる。そのため、Ｓ１０６の工程においても、剥離力により基板ステージ４が傾くことがある。基板ステージ４が傾くことによって、モールド６に対して基板３が相対的に傾く。ここで、剥離力は、硬化したインプリント材１１からモールド６を引き離すための、押印力の逆向きの力であり、離型力とも呼ばれる。

図７は、硬化したインプリント材１１からモールド６を剥離させる工程における基板ステージ４の挙動を説明するための基板ステージ４の概念図である。図７（ａ）は、インプリント材１１の硬化直後の状態を示し、図７（ｂ）は、剥離力Ｆｚ’が働き、硬化したインプリント材１１からのモールド６の剥離が始まる直前の状態を示している。図７（ｂ）では、剥離力Ｆｚ’によって基板ステージ４（Ｙステージ４ｂ２）が傾いてしまう。モールド６に対して基板３が傾いた状態になるため、モールド６およびパターンが形成されたインプリント材１１に対して、パターンが倒れる向き（ＸＹ方向）に力が作用しうる。その結果、モールド６のパターンやインプリント材１１のパターンが破損する恐れがある。

そこで、第２実施形態のインプリント装置は、インプリント材１１からモールド６を離すときに基板ステージ４が傾くことにより生じる、モールド６と基板３の相対的な傾きを低減するように、インプリントヘッド７の傾きを制御する。モールド６と基板３の相対的な傾きの制御は、剥離力Ｆｚ’と基板３の基準位置から対象ショット領域３ａまでの距離Ｌとに基づいて行われうる。

第２実施形態では、制御部１０は、Ｓ１０６の工程においてもＳ１０３の工程と同様に、補正器１０ｃによって、基板ステージ４が傾くことによるモールド６と基板３の相対的な傾きを補正する。具体的には離型時にモールド６と基板３の相対的な傾きが低減されるようにインプリントヘッド７を傾ける。このとき、補正器１０ｃは、剥離力Ｆｚ’および距離Ｌに対する基板ステージ４の傾き量（補正値）を求める。補正器１０ｃが求めた傾き量に基づき、インプリントヘッド７は制御部により傾きが制御される。または、押印力Ｆｚおよび距離Ｌに対する相対位置のずれの関係を示す情報に基づいて求められた補正値を、押印力Ｆｚと剥離力Ｆｚ’との差に応じた係数を乗ずることなどによって変更した値を用いてもよい。ここで、剥離力Ｆｚ’は、例えば、モールド駆動部７ｂに供給する信号値に、単位量の信号値を供給したときにモールド駆動部７ｂが発生する力を示す定数（推力定数）を乗ずることにより求められうる。また、モールド駆動部７ｂが発生する力を検知するセンサ（例えば、力センサやロードセル、歪みゲージなど）を設け、当該センサによる検出結果に基づいて剥離力Ｆｚ’が求められてもよい。

上述したように、第２実施形態のインプリント装置は、硬化したインプリント材１１からモールド６を剥離させる工程において、剥離力Ｆｚ’と距離Ｌとに基づいて、モールド６と基板３の相対的な傾き制御する。剥離力が一定の場合には、距離Ｌに基づいて、モールド６と基板３の傾きを制御してもよい。これにより、硬化したインプリント材１１からモールド６を剥離させるときに発生するパターンを倒す向きの力を低減することができる。

＜第３実施形態＞
上述の実施形態でインプリント装置１００は、モールド６をインプリント材１１に接触させるときに、押印力により基板ステージ４が傾くためモールド６と基板３が相対的に傾いてしまうことを説明した。モールド６とインプリント材１１を接触させた後に、押印力を除去すると基板ステージの傾きは元に（平行に）戻る。しかしながら、インプリント材に接触したモールド６のパターン領域６ａには押印力が作用していた時と反対向きにインプリント材の粘弾性による力が作用する。このインプリント材の粘弾性による力により、モールド６のパターン領域６ａは変形してしまうため、インプリント材の硬化後のパターン形状（いわゆるディストーション）の精度が低下する恐れがある。

また、基板３の外周付近でモールド６のパターン領域６ａの一部が基板の上のインプリント材と接触する場合、モールド６の基板３と対向している領域と対向していない領域で受ける反力に差が生じ、押印力によりモールドが傾く。この場合も同様に押印力を除去したときにパターン領域６ａにはインプリント材１１の粘弾性による力が作用し、パターン形状のディストーションが低下するという問題が生じる。そこで第３実施形態のインプリント装置は、インプリント材の粘弾性によりパターン領域６ａの変形を低減するために、押印後にパターン領域の形状を補正する。

図８に第３実施形態のインプリント装置２００を示す。上述の図１に示したインプリント装置１００と同じ符号については説明を省略する。また、モールド形状補正部１４は、モールド６の外周に配置されており、モールド６の外周（側面）に力を加えることによりパターン領域６ａを変形させることができる。インプリント装置２００は、パターン領域６ａを変形させるにより、パターン領域６ａと基板に予め形成されているパターンの領域（対象ショット領域３ａ）との倍率差や形状差を補正する。パターン領域６ａと対象ショット領域３ａの形状差は、計測部９がモールド６（パターン領域６ａ）に形成されたアライメントマークと、基板３（ショット領域）に設けられたアライメントマークとを検出することによって計測することができる。

図４に示すように、押印終了後（図４（ｂ））に押印力を除去し、モールド６と対象ショット領域３ａの相対的な傾きが無くなると（図４（ａ））、パターン領域６ａにインプリント材１１の粘弾性の影響により力が加わる。そのため、パターン領域６ａの形状が弓形に変形することがあり、いわゆるディストーションが低減する。パターン領域６ａが変形する大きさは、モールド６とインプリント材１１が接触したときの基板ステージの傾き量に応じて変化する。ここでは、力が加わっていないパターン領域６ａの形状と対象ショット領域３ａの形状は一致している（同形状である）と仮定して説明する。

ここで、押印力による基板ステージ４の傾き量は、押印力の大きさと基準位置から対象ショット領域３ａが配置された位置までの距離の情報より、ある程度予測することが可能である。押印力と対象ショット領域の位置からモールド６と基板３との傾き量が予測できれば、押印後にインプリント材１１の粘弾性によりパターン領域６ａが変形する大きさも予測することができる。これは、傾き量とインプリント材１１の粘弾性によりパターン領域６ａに作用する力には相関があるためである。更に、インプリント材１１の粘弾性によりパターン領域６ａに作用する力とパターン領域６ａが変形する大きさにも相関がある。従って、押印力の大きさと対象ショット領域３ａの基板３内での水平位置の情報（基準位置からの距離）より、インプリント材の粘弾性によるパターン領域６ａの変形を予測することができる。

押印後のパターン領域６ａの変形を予測できれば、図３に示したインプリント処理の動作シーケンスのＳ１０４でモールド形状補正部１４を制御し、パターン領域６ａの形状補正を行うことができる。本実施形態のインプリント装置２００は、インプリント材１１の粘弾性によるパターン領域の変形を相殺するような補正を行うことができる。

図９は第３実施形態のインプリント装置２００による、形状補正（ディストーション補正）の概念を示す図である。例えば、第３実施形態による補正を行わない場合、押印後、パターン領域６ａがインプリント材１１の粘弾性により図９（ａ）の破線に示した矩形形状から実線で示す弓形形状（−Ｘ方向に凸）のように変形する場合を想定する。インプリント装置２００は、モールド６とインプリント材１１とが接触する前に、モールド形状補正部１４を駆動させて、パターン領域６ａの形状を図９（ｂ）の実線に示す弓形形状（＋Ｘ方向に凸）のように変形させる。図９（ｂ）に示す形状は、図９（ａ）に示す形状とは逆側に凸となる弓形形状である。こうすると、パターン領域６ａは、押印後にインプリント材１１の粘弾性により、図９（ｃ）の破線に示す弓形形状から実線に示す矩形形状に変形し、所望の形状とすることができる。

さらに、第３実施形態のインプリント装置２００には、モールド形状補正部１４によるモールド６のパターン領域６ａの変形量（形状補正量）を予測する補正量予測部１５が設けられていてもよい。補正量予測部１５は制御部１０と接続されている。パターン領域６ａの変形において、補正量予測部１５は押印力の情報と、パターンを形成しようとしている対象ショット領域３ａの位置の情報を、制御部１０より取得する。これらの情報により補正量予測部１５はインプリント材１１の粘弾性によるパターン領域６ａの変形を相殺するパターン領域６ａの形状補正量を算出し、制御部１０へと送る。制御部１０は補正量予測部１５で算出された形状補正量に基づいてモールド形状補正部１４を駆動し、モールド６のパターン領域６ａを変形させる。このようにモールド６を変形させて、基板３の上にパターンを形成することによって、押印後のパターン領域６ａと対象ショット領域３ａとの倍率差や形状差を低減することができる。尚、補正量予測部１５が得る各情報と形状補正量の相関については、実験あるいはシミュレーションにより予め求められているものとする。

第３実施形態では、パターン領域６ａの形状補正を図３に示す動作シーケンスにおいて、Ｓ１０３の接触前に行う場合について説明した。しかし、第３実施形態の形状補正は、Ｓ１０３の接触前に限らず、Ｓ１０３の接触後からＳ１０５でインプリント材を硬化させるまでの間のいずれかで行ってもよい。

また、補正量予測部１５はパターン領域６ａの形状補正量を、予めパターン領域６ａの形状補正量の補正テーブルを作成しておき、モールド形状補正部１４の駆動時に補正テーブルを参照するように構成してもよい。さらに、形状補正量や補正テーブルは、制御部１０に接続された入力部（不図示）より入力されるように構成されていてもよい。

上述のインプリント装置２００は、パターン領域６ａの形状を補正することで、パターン領域６ａと対象ショット領域３ａとの倍率差や形状差を補正しているが、対象ショット領域３ａを変形させることで補正してもよい。例えば、基板３に熱を加えることによって、対象ショット領域３ａの形状をインプリント材の粘弾性により変形したパターン領域６ａの形状に合わせるように変化させる。このようにインプリント装置２００には、基板を加熱する熱源（不図示の基板形状補正部）を備えることができるとして備えていてもよい。対象ショット領域３ａに対して加える熱の分布を調整することで、モールド形状補正部を用いる場合よりも複雑な（高次の）形状補正を行うことができる。モールド形状補正部と基板形状補正部を共に用いて、パターン領域６ａと対象ショット領域３ａとの倍率差や形状差を補正してもよい。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子や、マイクロレンズアレイ等の光学部材等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に供給されたインプリント材に上記のインプリント装置を用いてパターンを形成する工程（基板にインプリント処理を行う工程）と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、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）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、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および変更が可能である。

３ 基板
４ 基板ステージ
５ 供給部
６ モールド
７ インプリントヘッド
８ 硬化部
９ 計測部
１０ 制御部
１１ インプリント材
１２ 基板計測部
１３ モールド計測部
１００ インプリント装置

Claims (12)

1. 基板上に供給されたインプリント材に、モールドを用いてパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記基板を保持する基板保持部と、
   前記モールドを保持するモールド保持部と、
   前記モールドと前記インプリント材とを接触させたときに前記基板保持部が傾くことにより生じる前記モールドと前記基板の相対的な傾きを低減するように、前記モールドと前記インプリント材が接触する前記基板の面方向の位置に基づいて、前記モールドが前記インプリント材に接触している間に前記モールドの傾きを変化させる前記モールド保持部を制御する制御部と、
   を含む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インプリント材とを接触させる場合に前記モールドと前記基板に加わる力に基づいて、前記前記モールドと前記インプリント材が接触する時の前記モールドと前記基板の相対的な傾きを制御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、前記モールドが前記基板の面に対して相対的に傾くように前記モールドを保持する前記モールド保持部を駆動させ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。
4. 前記制御部は、前記モールドに対して前記基板の面が相対的に傾くように前記基板を保持する前記基板保持部を駆動させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記基板の高さを計測することで前記基板の傾きを計測する基板計測部を有し、前記基板計測部の計測に基づいて、前記制御部を制御することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記基板計測部は、前記基板の上におけるパターンが形成される複数のショット領域ごとに、前記モールドと前記インプリント材とを接触させたときに前記基板保持部が傾く大きさを予め計測し、
   前記制御部は、前記予め計測した傾きに基づいて、前記モールドと前記インプリント材が接触する時の前記モールドと前記基板の相対的な傾きを制御する、ことを特徴とする請求項５記載のインプリント装置。
7. 前記モールドの高さを計測することで前記モールドの傾きを計測するモールド計測部を有し、前記モールド計測部の計測に基づいて、前記制御部を制御することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記モールドと前記インプリント材とを接触させる場合に前記モールドと前記基板に加わる力と、前記基板の基準位置からの前記モールドと前記インプリント材が接触する前記基板の上の位置までの距離とに基づいて前記制御部を制御することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のインプリント装置。
9. 基板上に供給されたインプリント材に、モールドを用いてパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記基板を保持する基板保持部と、
   前記モールドを保持するモールド保持部と、
   前記基板保持部の傾きを計測する基板計測部と、
   前記モールドと前記インプリント材とを接触させたときに前記基板保持部が傾くことにより生じる前記モールドと前記基板の相対的な傾きを低減するように、前記基板計測部の計測に基づいて、前記モールドが前記インプリント材に接触している間に前記モールドの傾きを変化させる前記モールド保持部を制御する制御部と、
   を含むことを特徴とするインプリント装置。
10. 基板上に供給されたインプリント材に、モールドを用いてパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記基板を保持する基板保持部と、
    前記モールドを保持するモールド保持部と、
    前記モールドと前記インプリント材とを引き離したときに前記基板保持部が傾くことにより生じる前記モールドと前記基板の相対的な傾きを低減するように、前記モールドと前記インプリント材が接触する前記基板の面方向の位置に基づいて、前記モールドと前記インプリント材が離れる時の前記モールドと前記基板の相対的な傾きを制御する制御部と、
    を含むことを特徴とするインプリント装置。
11. 基板上に供給されたインプリント材に、モールドを用いてパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記基板を保持する基板保持部と、
    前記モールドを保持するモールド保持部と、
    基板保持部の傾きを計測する基板計測部と、
    前記モールドと前記インプリント材とを引き離したときに前記基板保持部が傾くことにより生じる前記モールドと前記基板の相対的な傾きを低減するように、前記基板計測部の計測に基づいて、前記モールドと前記インプリント材が離れる時の前記モールドと前記基板の相対的な傾きを制御する制御部と、
    を含むことを特徴とするインプリント装置。
12. 請求項１〜１１の何れか１項に記載のインプリント装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、前記工程でパターンを形成された前記基板を加工する工程と、を含む、ことを特徴とする物品の製造方法。

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