JP2017199730A - 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

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。 Download PDF

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Abstract

【課題】モールドと基板上のインプリント材との接触時に生じるモーメントを低減させるために有利な技術を提供する。
【解決手段】パターンが形成されたパターン領域を有するモールドを用いて、基板上のインプリント材に当該パターンを転写するインプリント装置は、前記パターン領域を変形させる変形部と、前記変形部により前記パターン領域を変形させて前記モールドとインプリント材とを接触させる処理を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記モールドと基板との相対傾きと、前記モールドとインプリント材との接触時に当該相対傾きを変動させるモーメントとの関係を示す情報に基づいて、前記モールドとインプリント材との接触時に生じるモーメントが許容範囲に収まるときの前記モールドと基板との目標相対傾きを決定し、前記モールドと基板との相対傾きを当該目標相対傾きにしてから前記モールドとインプリント材との接触を開始させる。
【選択図】図１

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。
凹凸のパターンが形成されたパターン領域を有するモールドを用いて、基板上のインプリント材に当該パターンを転写するインプリント装置が、半導体デバイス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。インプリント装置は、モールドと基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させるインプリント処理を行うことにより、基板上のインプリント材にパターンを形成することができる。このようなインプリント装置では、モールドとインプリント材とを接触させたときにモールドのパターンに気泡が残存していると、インプリント材に形成されたパターンに欠損が生じうる。特許文献１には、モールドのパターン領域を基板に向かって突出した凸形状に変形させてモールドとインプリント材とを接触させることにより、モールドのパターンにおける気泡の残存を低減する方法が開示されている。
特表２００９−５３６５９１号公報
一般に、モールドと基板上のインプリント材とを接触させる際には、モールドと基板との相対傾きのサーボ制御が行われうる。しかしながら、パターン領域を凸形状に変形させた状態でモールドと基板上のインプリント材とを接触させると、モールドとインプリント材との接触時に、モールドと基板との相対傾きを変動させるモーメントが発生することがある。このようなモーメントが発生すると、モールドと基板とが相対的に揺動してしまい、モールドの凹凸パターン（凹部）へのインプリント材の充填が不十分になったり、インプリント材の充填時間が延びたりといった不具合が生じうる。
そこで、本発明は、モールドと基板上のインプリント材との接触時に生じるモーメントを低減させるために有利な技術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、パターンが形成されたパターン領域を有するモールドを用いて、基板上のインプリント材に当該パターンを転写するインプリント装置であって、基板に向かって突出した凸形状に前記パターン領域を変形させる変形部と、前記変形部により前記パターン領域を変形させて前記モールドとインプリント材とを接触させる処理を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記モールドと基板との相対傾きと、前記モールドとインプリント材との接触時に当該相対傾きを変動させるモーメントとの関係を示す情報に基づいて、前記モールドとインプリント材との接触時に生じるモーメントが許容範囲に収まるときの前記モールドと基板との目標相対傾きを決定し、前記モールドと基板との相対傾きを当該目標相対傾きにしてから前記モールドとインプリント材との接触を開始させる、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、モールドと基板上のインプリント材との接触時に生じるモーメントを低減させるために有利な技術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。 インプリントヘッドをＺ方向から見た図である。 インプリント処理のフローを示すフローチャートである。 モールドと基板との目標相対傾きを決定する方法を示すフローチャートである。 時刻に対するモーメント情報を示す図である。 相対傾きに対するモーメント情報を示す図である。 第２ショット領域についての目標相対傾きを決定する方法を示すフローチャートである。 第２ショット領域についての目標相対傾きを決定する方法を説明するための図である。 複数のショット領域のレイアウトを示す図である。
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。また、以下の説明において、基板に照射される光の光軸と平行な方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な面内において直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とする。
＜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。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と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。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、パターンが形成されたパターン領域１ａを有するモールド１を用いて、基板２のショット領域上に供給されたインプリント材に当該パターンを転写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、パターンが形成されたモールド１を基板上のインプリント材に接触させた状態で当該インプリント材を硬化する。そして、インプリント装置１００は、モールド１と基板２との間隔を広げ、硬化したインプリント材からモールド１を剥離（離型）することによって、インプリント材にパターンを形成することができる。
インプリント材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、本実施形態では、光硬化法を採用した例について説明する。光硬化法とは、インプリント材として未硬化の紫外線硬化樹脂を基板上に供給し、モールド１とインプリント材とを接触させた状態でインプリント材に光（紫外線）を照射することにより当該インプリント材を硬化させる方法である。
インプリント材には、硬化用のエネルギが与えられることにより硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギとしては、電磁波、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光である。
硬化性組成物は、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。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合成化合物と光重合開始材とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合成化合物または溶剤を含有してもよい。非重合成化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマ成分などの群から選択される少なくとも一種である。
インプリント材は、スピンコータやスリットコータにより基板上に膜状に付与される。あるいは、液体噴射ヘッドにより、液滴状、あるいは複数の液滴が繋がってできた島状または膜状となって基板上に付与されてもよい。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。
［装置構成］
次に、第１実施形態のインプリント装置１００の構成について、図１を参照しながら説明する。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、基板ステージ３と、インプリントヘッド４と、変形部５と、照射部６と、供給部７と、撮像部８と、第１計測部９と、第２計測部１０と、制御部１１とを含みうる。制御部１１は、例えばＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータによって構成され、インプリント処理を制御する（インプリント装置１００の各部を制御する）。インプリント処理には、例えば、変形部５によってモールド１のパターン領域１ａを変形させてモールド１と基板上のインプリント材との接触を開始させ、モールド１とインプリント材（基板２）との接触領域を徐々に拡げる処理（接触処理）を含みうる。
基板ステージ３は、例えば基板保持部３ａと基板駆動部３ｂとを含み、基板２を保持して移動可能に構成される。基板保持部３ａは、例えば真空吸着力や静電力などにより基板２を保持する。基板駆動部３ｂは、基板保持部３ａを機械的に保持するとともに、基板保持部３ａ（基板２）をＸＹ方向に駆動する。また、基板駆動部３ｂは、基板２のＺ方向の位置や、基板２のＸＹ面に対する傾き・ＸＹ面の回転を変更することができるように構成されてもよい。ここで、基板２としては、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板としては、具体的に、シリコンウェハ、化合物半導体ウェハ、石英ガラスなどである。また、インプリント材の付与前に、必要に応じて、インプリント材と基板との密着性を向上させるための密着層を設けてもよい。
インプリントヘッド４は、例えば真空吸着力や静電力などによりモールド１を保持するモールド保持部４ａと、モールド保持部４ａ（モールド１）のＺ方向の位置や傾きを変更可能に構成されたモールド駆動部４ｂとを含みうる。また、モールド駆動部４ｂは、モールド１のＸＹ方向の位置を調整することができるように構成されてもよい。
ここで、モールド駆動部４ｂの構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、インプリントヘッド４（モールド駆動部４ｂ）をＺ方向から見た図である。モールド駆動部４ｂは、例えば、図２に示すように配置された複数のアクチュエータＺ１〜Ｚ３を含み、複数のアクチュエータＺ１〜Ｚ３の各々を制御することにより、モールド１と基板２との相対位置（Ｚ方向）や相対傾きを変更することができる。また、各アクチュエータＺ１〜Ｚ３には、変位センサ４ｂ１および力センサ４ｂ２が設けられうる。変位センサ４ｂ１は、各アクチュエータＺ１〜Ｚ３における両端間の変位量（各アクチュエータＺ１〜Ｚ３がモールド１を変位させた量）を検出し、力センサ４ｂ２は、各アクチュエータＺ１〜Ｚ３で発生した力を検出する。
本実施形態では、インプリントヘッド４を、モールド１と基板２とを接触させるようにモールド１および基板の少なくとも一方を駆動する駆動部として機能させているが、それに限られるものではない。例えば、基板ステージ３を当該駆動部として機能させてもよいし、インプリントヘッド４および基板ステージ３の双方を当該駆動部として機能させてもよい。
インプリントヘッド４により保持されるモールド１は、通常、石英など紫外線を透過することが可能な材料で作製されており、基板側の面（パターン面）には、デバイスパターンとして基板２に転写すべき凹凸パターンが形成されたパターン領域１ａを有する。パターン領域１ａは、例えば数十μｍ程度の段差で構成されたメサ形状を有しており、パターン領域１ａのサイズは、基板上に転写すべきデバイスパターンにより異なるが、３３ｍｍ×２６ｍｍが一般的である。また、モールド１には、パターン領域を変形しやすくするため、パターン領域１ａとその周辺の厚みが薄くなるように、パターン面と反対側の面にキャビティ１ｂ（凹部）が形成される。このキャビティ１ｂは、インプリントヘッド４（モールド保持部４ａ）によってモールド１が保持されることで、略密封された空間となる。キャビティ１ｂは、配管５ａを介して変形部５に接続されている。
変形部５は、インプリントヘッド４によって保持されたモールド１のキャビティ１ｂの内部の圧力を変更することにより、モールド１のパターン領域１ａを基板２に向かって突出した凸形状に変形する。例えば、モールド１と基板２とを近づけてモールド１と基板上のインプリント材を接触させる際には、変形部５は、例えば、配管５ａを介してキャビティ１ｂの内部に圧縮空気を供給することにより、キャビティ１ｂの内部の圧力をその外部の圧力よりも高くする。これにより、変形部５は、モールド１のパターン領域１ａを基板２に向かって突出した凸形状に変形させることができ、接触処理においてモールド１とインプリント材との接触領域を徐々に拡げることができる。その結果、インプリント材に接触したモールド１の凹凸パターン（凹部）に気泡が残存することを低減することができ、インプリント処理によってインプリント材に形成されたパターンに欠損が生じることを低減することができる。
照射部６は、基板上のインプリント材を硬化させる処理において、インプリント材を硬化させる光（紫外線）をモールド１を介して基板２に照射する。本実施形態では、照射部６から射出された光が、ビームスプリッタ１２（バンドフィルタ）で反射され、リレー光学系１３およびモールド１を介して基板２に照射される。また、供給部７は、基板上にインプリント材を供給（塗布）する。上述したように、本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性質を有する紫外線硬化樹脂がインプリント材として用いられうる。
撮像部８は、ビームスプリッタ１２およびリレー光学系１３を介してモールド１のパターン領域１ａを撮像する。例えば、撮像部８は、モールド１と基板２とをインプリント材を介して接触させる接触処理において、モールド１のパターン領域１ａと基板２との接触領域を拡げている間の複数のタイミングの各々でパターン領域１ａを撮像する。このように撮像部８により得られた各画像には、モールド１と基板２との接触によって生じる干渉縞が形成されるため、各画像に基づいて、パターン領域１ａとインプリント材との接触領域の拡がり方を観察することができる。また、モールド１と基板２に形成されたアライメントマークを検出するために、アライメントスコープ（検出系）を備えていてもよい。
第１計測部９は、パターン領域上（モールド上）の複数点の高さを計測する。第１計測部９は、例えば、モールド１に光を照射し、光が照射されたモールド上の照射領域からの反射光によって当該照射領域の高さ（第１計測部９とパターン領域１ａとの距離）を計測するレーザ干渉計を含みうる。第１計測部９は、基板ステージ３に搭載され、基板ステージ３とともにＸＹ方向に移動することにより、照射領域をモールド上で走査させてパターン領域上の複数点の高さを計測することができる。これにより、パターン領域１ａの形状および傾きを求めることができる。ここで、第１計測部９は、基板ステージ３とは別に設けられていてもよい。
また、第２計測部１０は、基板上の複数点の高さを計測する。第２計測部１０は、例えば、基板２に光を照射し、光が照射された基板上の照射領域からの反射光によって当該照射領域の高さ（第２計測部１０と基板２との距離）を計測するレーザ干渉計を含みうる。第２計測部１０は、基板ステージ３により基板２がＸＹ方向に移動することにより、照射領域を基板上で走査させて基板上の複数点の高さを計測することができる。これにより、基板２の形状および傾きを求めることができる。
［インプリント処理］
次に、第１実施形態のインプリント装置１００におけるインプリント処理について、図３を参照しながら説明する。図３は、インプリント処理のフローを示すフローチャートである。以下に示すインプリント処理の各工程は、制御部１１によって行われうる。
Ｓ１０では、制御部１１は、基板２が供給部７の下に配置されるように基板ステージ３を制御する。そして、基板上に形成された複数のショット領域のうちインプリント処理を行う対象のショット領域（対象ショット領域）にインプリント材を供給するように供給部７を制御する。対象ショット領域にインプリント材が供給された後、制御部１１は、対象ショット領域をモールド１（パターン領域１ａ）の下に配置されるように基板ステージ３を制御する。
Ｓ１１では、制御部１１は、モールド１のパターン領域１ａが基板２に向かって突出した凸形状に変形するように変形部５を制御する。Ｓ１２では、制御部１１は、後述のように決定されたモールド１と基板２との目標相対傾きになるように、モールド１と基板２との相対傾きを制御する。ここで、Ｓ１２の工程は、Ｓ１１の前に行われてもよい。
Ｓ１３では、制御部１１は、変形部５によりモールド１のパターン領域１ａを変形させた状態で、モールド１と基板２とが近づくようにインプリントヘッド４を制御し、モールド１と基板上のインプリント材とを接触させる（接触処理）。例えば、制御部１１は、変形部５によりモールド１のパターン領域１ａを変形させた状態でモールドと１とインプリント材との接触を開始させ、モールド１とインプリント材との接触領域を徐々に拡げる。このとき、制御部１１は、モールド１とインプリント材との接触が開始した後、モールド１とインプリント材との接触領域が拡がるにつれてキャビティ１ｂの内部の圧力が徐々に小さくなるように変形部５を制御する。これにより、パターン領域１ａの全体がインプリント材に接触したときのパターン領域１ａの形状を平面形状にすることができる。また、制御部１１は、モールド１とインプリント材との接触領域が拡がるにつれて、パターン領域１ａと基板２の面とが平行になるように、モールド１と基板２との相対傾きを制御してもよい（即ち、インプリントヘッド４を制御してもよい）。
Ｓ１４では、制御部１１は、モールド１とインプリント材とが接触している状態で、当該インプリント材に光を照射するように照射部６を制御し、当該インプリント材を硬化させる。Ｓ１５では、制御部１１は、モールド１と基板２とが離れるようにインプリントヘッド４を制御し、硬化したインプリント材からモールド１を剥離（離型）する。これにより、対象ショット領域上のインプリント材に、モールド１のパターンに倣った３次元形状のパターンを形成することができる。
Ｓ１６では、制御部１１は、基板上に引き続きモールド１のパターンを転写するショット領域（次のショット領域）があるか否かの判断を行う。次のショット領域がある場合にはＳ１０に戻り、次のショット領域がない場合には終了する。
［モールドと基板との目標相対傾きの決定方法］
インプリント装置１００では、一般に、モールド１と基板上のインプリント材とを接触させる際には、モールド１と基板２との相対傾きのサーボ制御が行われうる。しかしながら、パターン領域１ａを凸形状に変形させた状態でモールド１とインプリント材とを接触させると、モールド１とインプリント材との接触時に、モールド１と基板２との相対傾きを変動させるモーメント（変動力とも言う）が発生することがある。このようなモーメントが発生すると、モールド１とインプリント材との接触面積を拡げている間、モールド１と基板２とが相対的に揺動しうる。その結果、モールド１の凹凸パターンの凹部へのインプリント材の充填が不十分になったり、インプリント材の充填時間が延びたりといった不具合が生じうる。また、インプリント材に形成されたパターンの凹部と基板２との間の厚さ（所謂、残膜厚（Residual Layer Thickness：ＲＬＴ））にムラが生じるといった不具合も生じうる。
そこで、本実施形態の制御部１１は、モールド１と基板２との相対傾きと、モールド１とインプリント材との接触時に当該相対傾きを変動させるモーメントとの関係を示す情報（以下では、「相対傾きに対するモーメント情報」と称する）を生成する。そして、生成した相対傾きに対するモーメント情報に基づいて、モールド１とインプリント材との接触時に生じるモーメントが許容範囲に収まるときのモールド１と基板２との相対傾きを目標相対傾きとして決定する。制御部１１は、このように決定した目標相対傾きを用いて、モールド１と基板上のインプリント材との接触を制御する。例えば、制御部１１は、図３のＳ１２においてモールド１と基板２との相対傾きを目標相対傾きにしてから、図３のＳ１３においてモールド１とインプリント材との接触を開始させる。これにより、モールド１とインプリント材とを接触時に生じるモーメントを低減し、上記の不具合を低減することができる。
以下に、モールド１と基板２との目標相対傾きを決定する方法について説明する。図４は、モールド１と基板２との目標相対傾きを決定する方法を示すフローチャートである。以下に示す各工程は、例えば、基板２とは異なる第２基板（ダミー基板）を基板２の代わりに用いて行われうる。本実施形態では、第２基板に既にインプリント材が供給（塗布）されているものとして説明するが、それに限られるものではなく、第２基板には、インプリント材が供給されていなくてもよい。この場合、第２基板への接触によるモールド１へのダメージを避けるため、インプリント材を密着させる密着層などの緩衝材を第２基板上に塗布しておくことが好ましい。ここで、本実施形態では、第２基板を用いて相対傾きに対するモーメント情報を生成しているが、それに限られるものではなく、例えば、基板２における複数のショット領域のうち、所定のショット領域を用いて相対傾きに対するモーメント情報を生成してもよい。また、相対傾きに対するモーメント情報は、モールドごとに傾向が異なりうるため、モールドごとに生成されることが好ましい。
Ｓ２０では、制御部１１は、基板ステージ３をＸＹ方向に移動させながら、モールド１のパターン領域上の複数点の高さを第１計測部９に計測させる。ここでは、変形部５によるパターン領域１ａの変形は行われていない。Ｓ２１では、制御部１１は、基板ステージ３をＸＹ方向に移動させながら、第２基板上の複数点の高さを第２計測部１０に計測させる。Ｓ２０およびＳ２１の工程は、１回の基板ステージ３の移動において同時に行われてもよい。
Ｓ２２では、制御部１１は、第１計測部９および第２計測部１０の計測結果に基づいて、変形部５による変形が行われていないモールド１と第２基板とが平行になるようにモールド１と第２基板との相対傾きを制御する。Ｓ２２の工程は、例えば、インプリントヘッド４によりモールド１の傾きを変更することによって行われる。ここで、本実施形態では、Ｓ２２の工程において、モールド１と第２基板とが平行になるようにそれらの相対傾きを制御したが、それに限られるものではない。例えば、制御部１１は、第１計測部９および第２計測部１０の計測結果に基づいてモールド１と第２基板との相対傾きを算出し、算出した相対傾きを、後の工程で決定するモールド１と基板２との目標相対傾きにオフセット値として加えてもよい。
Ｓ２３〜Ｓ２８は、モールド１と第２基板との相対傾きが互いに異なる複数の状態の各々について、モールド１とインプリント材との接触時にモールド１と第２基板（基板２）との相対傾きを変動させるモーメントを求める工程である。ここで、Ｓ２４では、当該複数の相対傾きの状態について、第２基板上の同じ位置でモールド１とインプリント材とを接触させることが、再現性の観点から好ましい。そのため、Ｓ２３〜Ｓ２８の工程は、インプリント材が既に供給されている複数の第２基板を用いて、第２基板を相対傾きの状態ごとに行うことが好ましい。
Ｓ２３では、制御部１１は、モールド１のパターン領域１ａが第２基板に向かって突出した凸形状に変形するように変形部５を制御する。Ｓ２４では、制御部１１は、変形部５によりモールド１のパターン領域１ａを変形させた状態で、モールド１と第２基板とが近づくようにインプリントヘッド４を制御し、モールド１と第２基板上のインプリント材とを接触させる接触処理を行う。このとき、制御部１１は、モールド１と第２基板との相対傾きが維持されるように、各アクチュエータＺ１〜Ｚ３に設けられた変位センサ４ｂ１での検出結果に基づいてモールド１の姿勢をサーボ制御しながら、モールド１とインプリント材とを接触させる。また、制御部１１は、接触処理における複数のタイミングの各々について、各アクチュエータＺ１〜Ｚ３に設けられた力センサ４ｂ２での検出結果を取得する。
Ｓ２５では、制御部１１は、力センサ４ｂ２での検出結果に基づいて、モールド１と第２基板との相対傾きを変動させるモーメントを、複数のタイミングの各々について求める。モーメントは、例えば、各アクチュエータＺ１〜Ｚ３の座標（ＸＹ方向の位置）を用いて、以下の式（１）および式（２）によって求めることができる。式（１）および（２）において、ΔＭｘは、モールド１と第２基板との相対傾きをＸ軸周りに変動させるモーメントを表し、ΔＭｙは、モールド１と第２基板との相対傾きをＹ軸周りに変動させるモーメントを表している。また、ａ，ｂ，ｃは、各アクチュエータＺ１〜Ｚ３の座標（図２参照）を表し、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、各アクチュエータＺ１〜Ｚ３に設けられた力センサ４ｂ２での検出結果を表している。ｔは、時刻である。
ΔＭｘ（ｔ）＝−ａＦ１（ｔ）−ａＦ２（ｔ）＋ｂＦ３（ｔ） ・・・（１）
ΔＭｙ（ｔ）＝ｃＦ１（ｔ）−ｃＦ２（ｔ） ・・・（２）
このように各タイミング（各時刻）におけるモーメントを求めることにより、図５に示すように、時刻とモーメントとの関係を示す情報（以下では、「時刻に対するモーメント情報」と称する）を得ることができる。モーメントは、図５に示すように、モールド１と第２基板上のインプリント材との接触面積を拡げていく期間（押印期間）においては、モールド１とインプリント材との接触面積を拡げるにつれて収束していく傾向となる。また、モーメントは、モールド１とインプリント材との接触面積を変化させずにモールド１の凹凸パターンの凹部にインプリント材を充填させる期間（充填期間）においては、ほぼ一定となる。
Ｓ２６では、制御部１１は、時刻に対するモーメント情報に基づいて、モーメントの代表値を求める。モーメントの代表値としては、例えば、接触処理の期間（押印期間および充填期間）における所定の時刻でのモーメントや、接触処理の期間でのモーメントの平均値が用いられうる。ここで、モーメントは、図５に示すように、押印期間より充填期間の方が安定している。そのため、モーメントの代表値として、例えば、充填期間における所定の時刻でのモーメントや、充填期間におけるモーメントの平均値が用いられるとよい。
Ｓ２７では、制御部１１は、モールド１と第２基板との相対傾きが互いに異なる複数の状態の各々についてモーメントの代表値を求めたか否かを判断する。複数の相対傾きの状態の各々についてモーメントの代表値を求めていない場合は、制御部１１は、Ｓ２８においてモールド１と第２基板との相対傾きを変更してからＳ２３に戻る。一方、複数の相対傾きの状態の各々についてモーメントの代表値を求めた場合はＳ２９に進む。ここで、複数の相対傾きの状態の数（即ち、Ｓ２３〜Ｓ２６を繰り返す回数）は、任意に設定することができる。
Ｓ２９では、制御部１１は、複数の相対傾きの状態の各々について求めたモーメントの代表値に基づいて、相対傾きに対するモーメント情報を生成する。図６は、相対傾きに対するモーメント情報を示す図である。相対傾きに対するモーメント情報は、モールド１と第２基板との相対傾きをＸ軸周りに変動させるモーメント、およびモールド１と第２基板との相対傾きをＹ軸周りに変動させるモーメントのそれぞれについて生成されうる。このように生成された相対傾きに対するモーメント情報は、メモリに記憶されうる。また、相対傾きに対するモーメント情報は、例えば、最小自乗法による１次近似式などの数式によってメモリに記憶されてもよい。
Ｓ３０では、制御部１１は、Ｓ２８で生成した相対傾きに対するモーメント情報に基づいて、モーメントが許容範囲に収まるときの相対傾きを求める。例えば、制御部１１は、相対傾きに対するモーメント情報に基づいて、モーメントが許容値（Mx_opt）になるときの相対傾き（Tx_opt）を求める。そして、求めた相対傾きを、モールド１とインプリント材とを接触させる際のモールド１と基板２との目標相対傾きとして決定する。モーメントの許容範囲は、例えば、複数のアクチュエータＺ１〜Ｚ３で発生する力の差が目標範囲に収まるときのモーメントの範囲に設定されうる。好ましくは、複数のアクチュエータＺ１〜Ｚ３で発生する力の差が零になるときのモーメントの値を含む範囲に設定されうる。また、モーメントの許容範囲は、時刻に対するモーメント情報において、モーメントの最大値と最小値との差（モーメントのばらつき）が最も小さくなるときのモーメントの値を含む範囲に設定されてもよい。さらに、モーメントの許容範囲は、基板２に転写されたパターンのディストーションが目標範囲に収まるときのモーメントの範囲に設定されてもよい。ディストーションが目標範囲に収まるときのモーメントは、例えば、実験やシミュレーションなどによって求めることができる。
ここで、本実施形態では、相対傾きに対するモーメント情報に基づいて、モーメントの許容範囲から目標相対傾きを決定する例について説明した。しかしながら、例えば、モーメントの許容範囲を求める際に、基板上の所定のショット領域について、基板２に転写されたパターンのディストーションが目標範囲に収まるときのモールド１と基板２との相対傾きが実験などにより得られる場合がある。この場合、当該相対傾きが当該所定のショット領域についての目標相対傾きに設定されるとともに、上述したように生成された相対傾きに対するモーメント情報に基づいて、設定された目標相対傾きからモーメントの許容値（許容範囲）が決定されうる。そして、このように決定されたモーメントの許容値は、第２実施形態で説明するように、複数のショット領域の各々のうち当該所定のショット領域とは異なるショット領域についての目標相対傾きを決定する際に用いられうる。
上述したように、本実施形態のインプリント装置１００は、相対傾きに対するモーメント情報を生成し、当該情報に基づいて、モーメントが許容範囲に収まるときのモールド１と基板２との相対傾きを目標相対傾きとして決定する。そして、インプリント装置１００は、モールド１と基板２との相対傾きを目標相対傾きとして、モールド１とインプリント材との接触を開始させる。これにより、接触処理において、モールド１の凹凸パターンの凹部へのインプリント材の充填が不十分になったり、インプリント材の充填時間が延びたりといった不具合が生じることを低減することができる。
＜第２実施形態＞
インプリント装置１００では、基板上における複数のショット領域において、モールド１とインプリント材との接触時に生じるモーメントがショット領域の場所によって異なりうる。特に、モールド１のパターン領域１ａの全体が転写されるショット領域（所謂、フルショット領域）と、モールドのパターン領域１ａの一部のみが転写されるショット領域（所謂、パーシャルショット領域）とでは、モーメントが大きく異なりうる。そのため、モールド１と基板２との目標相対傾きを複数のショット領域の各々について決定することが好ましい。しかしながら、複数のショット領域の各々について、相対傾きに対するモーメント情報を生成することは煩雑である。そのため、第２実施形態では、複数のショット領域のうちの１つのショット領域について生成した相対傾きに対するモーメント情報に基づいて、他のショット領域での目標相対傾きを求める方法について説明する。
以下の説明では、複数のショット領域のうち第１ショット領域においては、上述の図４に示すフローチャートの各工程を行い、相対傾きに対するモーメント情報を既に生成しているものとする。そして、複数のショット領域のうち第１ショット領域とは異なる第２ショット領域についての目標相対傾きを、第１ショット領域について生成した相対傾きに対するモーメント情報に基づいて決定する方法について説明する。
図７は、第１ショット領域についての相対傾きに対するモーメント情報に基づいて、第２ショット領域についての目標相対傾きを決定する方法を示すフローチャートである。以下に示す各工程は、例えば、基板２とは異なる第２基板（ダミー基板）を基板２の代わりに用いて行われうる。ここで、複数のショット領域は、基板２と第２基板とで同じレイアウトで形成されているものとする。即ち、第１ショット領域および第２ショット領域のそれぞれにおける基板上の位置は、基板２と第２基板とで同じである。
Ｓ４０では、制御部１１は、第２基板における第２ショット領域がモールド１のパターン領域１ａの下に配置されるように基板ステージ３を制御する。Ｓ４１では、制御部１１は、モールド１のパターン領域１ａが第２基板に向かって突出した凸形状に変形するように変形部５を制御する。Ｓ４２では、制御部１１は、モールド１と第２基板との相対傾きを、第１ショット領域について決定した目標相対傾き（Tx_opt）になるようにインプリントヘッド４を制御する。
Ｓ４３では、制御部１１は、モールド１と第２基板（第２ショット領域）とが近づくようにインプリントヘッド４を制御し、モールド１と第２ショット領域上のインプリント材とを接触させる接触処理を行う。このとき、制御部１１は、モールド１と第２基板との相対傾きが維持されるように、各アクチュエータＺ１〜Ｚ３に設けられた変位センサ４ｂ１での検出結果に基づいてモールド１の姿勢をサーボ制御しながら、モールド１とインプリント材とを接触させる。また、制御部１１は、接触処理における複数のタイミングの各々について、各アクチュエータＺ１〜Ｚ３に設けられた力センサ４ｂ２での検出結果を取得する。
Ｓ４４では、制御部１１は、力センサ４ｂ２での検出結果に基づいて、モールド１と第２基板との相対傾きを変動させるモーメントを、上述の式（１）および（２）を用いて、複数のタイミングの各々について求める。これにより、第２ショット領域についての時刻に対するモーメント情報を得ることができる。Ｓ４５では、制御部１１は、時刻に対するモーメント情報に基づいてモーメントの代表値を求める。モーメントの代表値は、第１ショット領域についてモーメントの代表値を求めた際の条件と同じ条件の下で求めることが好ましい。求めたモーメントの代表値は、第２ショット領域についてのモーメントＭ２として設定される。
Ｓ４６では、制御部１１は、第１ショット領域と第２ショット領域とでのモーメントの差（ΔＭ）を、第１ショット領域について生成した相対位置に対するモーメント情報に基づいて、相対位置の差（ΔＴ）に換算する。例えば、第１ショット領域では、目標相対傾き（Tx_opt）に対応するモーメントは目標値（Mx_opt）であるため、制御部１１は、図８に示すように、第２ショット領域についてのモーメントＭ２と目標値（Mx_opt）との差（ΔＭ）を求める。そして、制御部１１は、図８に示すように、相対位置に対するモーメント情報に基づいて、当該差（ΔＭ）を相対傾きの差（ΔＴ）に換算する。Ｓ４７では、制御部１１は、第１ショット領域について決定された目標相対傾き（Tx_opt）を、Ｓ４６で求めた相対傾きの差（ΔＴ）で補正することにより、第２ショット領域についての目標相対傾きを決定する。
図７のフローチャートに従って目標相対傾きを決定する工程は、図９に示すように、フルショット領域５１およびパーシャルショット領域５２を含む全てのショット領域について行われうる。また、目標相対傾きは、Ｘ軸周りの相対傾きおよびＹ軸周りの相対傾きのそれぞれについて決定されうる。これにより、基板２に形成された複数のショット領域の各々について目標相対傾きを決定することができる。ここで、目標相対傾きは、押印期間および充填期間のそれぞれについて決定してもよい。
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかか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等の物品を製造するのに好適である。インプリント装置を用いて成形した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。
物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。
本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された樹脂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。
＜その他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
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。
１：モールド、２：基板、３：基板ステージ、４：インプリントヘッド、５：変形部、６：照射部、７：供給部、８：撮像部、９：第１計測部、１０：第２計測部、１００：インプリント装置

Claims (11)

  1. パターンが形成されたパターン領域を有するモールドを用いて、基板上のインプリント材に当該パターンを転写するインプリント装置であって、
    基板に向かって突出した凸形状に前記パターン領域を変形させる変形部と、
    前記変形部により前記パターン領域を変形させて前記モールドとインプリント材とを接触させる処理を制御する制御部と、
    を含み、
    前記制御部は、前記モールドと基板との相対傾きと、前記モールドとインプリント材との接触時に当該相対傾きを変動させるモーメントとの関係を示す情報に基づいて、前記モールドとインプリント材との接触時に生じるモーメントが許容範囲に収まるときの前記モールドと基板との目標相対傾きを決定し、前記モールドと基板との相対傾きを当該目標相対傾きにしてから前記モールドとインプリント材との接触を開始させる、ことを特徴とするインプリント装置。
  2. 基板は、複数のショット領域を有し、
    前記制御部は、前記モールドと基板との目標相対傾きを、前記情報に基づいてショット領域ごとに決定する、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. 前記複数のショット領域は、第１ショット領域および第２ショット領域を含み、
    前記制御部は、前記第１ショット領域と前記第２ショット領域との間でのモーメントの差を前記情報に基づいて相対傾きの差に換算し、前記第１ショット領域について決定された目標相対傾きを前記相対傾きの差で補正することにより前記第２ショット領域についての目標相対傾きを決定する、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. 前記制御部は、前記モールドと基板との相対傾きが互いに異なる複数の状態の各々について、前記モールドとインプリント材との接触時に生じるモーメントを求めることにより、前記情報を生成する、ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
  5. 複数のアクチュエータを含み、前記モールドと基板と接触させるように前記モールドおよび基板の少なくとも一方を駆動する駆動部と、
    前記複数のアクチュエータの各々で発生した力を検出するセンサと、
    を含み、
    前記制御部は、前記複数の状態の各々について、前記センサでの検出結果からモーメントを求める、ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
  6. 前記許容範囲は、前記複数のアクチュエータで発生する力の差が目標範囲に収まるときのモーメントの範囲である、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. 前記制御部は、モールドごとに前記情報を生成する、ことを特徴とする請求項４乃至６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
  8. 前記許容範囲は、基板に転写されたパターンのディストーションが目標範囲に収まるときのモーメントの範囲である、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、前記モールドと基板との相対傾きが維持されるように前記モールドとインプリント材との接触を制御する、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. 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。
  11. パターンが形成されたパターン領域を有するモールドを用いて、基板上のインプリント材に当該パターンを転写するインプリント方法であって、
    前記モールドと基板との相対傾きと、前記モールドとインプリント材との接触時に当該相対傾きを変動させるモーメントとの関係を示す情報に基づいて、前記モールドとインプリント材との接触時に生じるモーメントが許容範囲に収まるときの前記モールドと基板との目標相対傾きを決定する決定工程と、
    基板に向かって突出した凸形状に前記パターン領域を変形させ、前記モールドと基板との相対傾きを前記決定工程で決定した前記目標相対傾きにしてから前記モールドとインプリント材との接触を開始させる接触工程と、
    を含むことを特徴とするインプリント方法。
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