JP2018098306A - インプリントシステム、および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レプリカモールド製造時におけるインプリント処理に関する条件をデバイス製造時において容易に再現することができる技術を提供する。
【解決手段】レプリカ製造装置は、マスターモールドを用いてレプリカ基板の上にインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を行い、該パターンが形成されたレプリカ基板を加工することによりレプリカモールドを作製するとともに、インプリント処理に関する条件のデータを管理装置に転送する。インプリント装置は、管理装置からデータを取得し、該取得したデータに含まれる条件に従い、レプリカモールドを用いて基板の上のインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インプリントシステム、および物品製造方法に関する。

インプリント装置では、基板上に供給されたインプリント材とパターンが形成されたモールドとを接触させ、接触させた状態でインプリント材を硬化させる。その後、硬化したインプリント材からモールドを分離させることで、基板上にインプリント材のパターンが形成される。

インプリント装置を用いて例えば半導体デバイスを製造する場合には、モールドに形成されたパターンに確実にインプリント材を充填させることが重要である。この目的のために、特許文献１は、パターンに応じてインプリント材の配置レイアウトを最適化する技術を提案している。

また、インプリント技術は、例えば特許文献２に開示されているように、マスターテンプレートを用いてレプリカテンプレートを製造する技術にも利用されうる。

米国特許第７３６０８５号明細書 特開２０１３−１７５６７１号公報

従来のインプリント技術によれば、マスターテンプレートのパターンとレプリカテンプレートのパターンとでは凹凸関係が反転してしまう。そのため、マスターテンプレートをインプリントするレプリカ製造装置と、レプリカテンプレートをインプリントするデバイス製造装置（インプリント装置）とでは、テンプレートの凹凸関係が反転してしまう。したがって、インプリント材のレイアウト等、インプリント処理に関する条件を個別に調整する必要があった。

本発明は、レプリカモールド製造時におけるインプリント処理に関する条件をデバイス製造時において容易に再現することができる技術を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、マスターモールドを用いてレプリカモールドを製造するレプリカ製造装置と、前記レプリカモールドを用いて基板の上のインプリント材の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と、前記レプリカ製造装置と前記インプリント装置と通信可能に接続された管理装置とを含むインプリントシステムであって、前記レプリカ製造装置は、前記マスターモールドを用いてレプリカ基板の上にインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を行い、該パターンが形成された前記レプリカ基板を加工することにより前記レプリカモールドを作製するとともに、前記インプリント処理に関する条件のデータを前記管理装置に転送し、前記インプリント装置は、前記管理装置から前記データを取得し、該取得したデータに含まれる前記条件に従い、前記レプリカモールドを用いて基板の上のインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を行うことを特徴とするインプリントシステムが提供される。

本発明によれば、レプリカモールド製造時におけるインプリント処理に関する条件をデバイス製造時において容易に再現することができる技術が提供される。

実施形態に係るインプリントシステムの構成を示す図。 実施形態におけるインプリントシステムの制御動作を説明するフローチャート。 相対位置オフセットを用いた基板ステージの駆動を説明する図。 型とインプリント材との接触状態を例示する図。 クラスタ構成のインプリントシステムの構成を示す図。 実施形態における物品製造方法を説明する図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、以下の実施形態は本発明の実施の具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

（システム構成）
図１は、本実施形態に係るインプリントシステムの構成を示す図である。インプリントシステムは、レプリカ製造装置１００と、インプリント装置２００と、管理装置３００とを含みうる。管理装置３００は、レプリカ製造装置１００とインプリント装置２００とにそれぞれ通信可能に接続されている。

まずインプリント装置２００の概要について説明する。インプリント装置２００は、基板上に供給されたインプリント材を型と接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギー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。

インプリント材としては、硬化用のエネルギー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。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。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りうる。これらのうち、光の照射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と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー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、インプリント材供給装置により、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に配置されうる。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以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコン基板、化合物半導体基板、石英ガラスである。

本実施形態において、インプリント装置２００は、紫外線の照射によってインプリント材を硬化させる光硬化法を採用するが、これに限定されるものではなく、例えば入熱によってインプリント材を硬化させる熱硬化法を採用することもできる。

インプリント装置２００において、基板ステージ２２０は、基板４０を保持して移動可能に構成されている。上記したインプリント材供給装置を構成するディスペンサ２３０は、基板ステージ２２０に保持された基板４０の上にインプリント材２３１を供給（配置）する。インプリントヘッド２１０は、型３０を保持し、型３０を基板４０上のインプリント材２３１に接触させるための駆動機構を含みうる。

紫外線を型３０を介して基板４０上のインプリント材２３１に照射してインプリント材２３１を硬化させる硬化部２４は、光源部２４０、波長選択部２４１、減光部２４２、スリット機構２４３、および光量測定部２４４を含みうる。光源部２４０は、インプリント材２３１を硬化させるための紫外線を生成する光源を有する。光源には、例えば高圧水銀ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを用いられうる。波長選択部２４１は例えば、互いに異なる波長の光を透過する複数の波長フィルタと、該複数の波長フィルタのうちから選択されたいずれかの波長フィルタを光路上へ挿抜する機構とを含みうる。減光部２４２は例えば、複数のＮＤフィルタと、該複数のＮＤフィルタのうちから選択されたいずれかのＮＤフィルタを光路上へ挿抜する機構とを含みうる。スリット機構２４３は例えば、照明領域の形状を規定する遮光ブレードと該斜光ブレードを駆動する駆動機構とを含みうる。光量測定部２４４は例えば、ＵＣセンサを含み、光源部２４０により照射された光の光量を測定することができる。

アライメントスコープ２３２は、ディスペンサ２３０によってインプリント材２３１が基板４０の上に配置された後に、型３０と基板４０との位置合わせを行うための顕微鏡である。型３０に設けられているアライメントマーク３１と基板４０に設けられているアライメントマーク４１との重ね合わせ状態をアライメントスコープ２３２で計測することで、相互の位置合わせが行われる。また、アライメントスコープ２３２は、型３０に設けられているアライメントマーク３１と基板４０の上に配置されているインプリント材２３１との相対位置ずれ情報を取得することもできる。また、型３０には識別情報（ＩＤ）が形成されており、読み取り部２５１によってこれを読み取ることができる。また、インプリント装置２００は、型３０を基板４０上のインプリント材２３１に接触させる際、および離型を行う際の状態を観察するための撮像部２２１を有しうる。図１においては、撮像部２２１は、基板ステージ２２０側に設けられ、基板の裏面側から撮像するようになっているが、逆に、インプリントヘッド２１０側に設けられ、型の表面側から撮像するようにしてもよい。

制御部２６０は、例えばＣＰＵ２６１、メモリ２６２を含み、インプリント装置２００の各部の制御を司る。例えば制御部２６０は、インプリント処理を以下のようにして行う。まず、ディスペンサ２３０により、基板４０上にインプリント材２３１を配置する。その後、型３０をインプリントヘッド２１０により下降させて基板４０上のインプリント材２３１と接触させる。これによりインプリント材２３１は型３０に形成されているパターンの溝に流入する。この状態で、硬化部２４によりインプリント材２３１に紫外線を照射させることでインプリント材２３１を硬化させる。インプリント材２３１が硬化することで、インプリント材２３１による型３０のパターン（回路パターン）が形成される。インプリント材２３１が硬化した後、型３０をインプリントヘッド２１０により上昇させることで、硬化したインプリント材２３１から型３０が引き離される（離型）。本実施形態におけるインプリント処理は概ね以上のようなものである。

なお、本実施形態のインプリント装置２００では、固定された基板４０上のインプリント材２３１に対してインプリントヘッド２１０を駆動して接触させる構成としているが、これとは反対の構成もありうる。すなわち、固定された型３０に対して基板ステージ２２０を駆動して基板４０上のインプリント材２３１を接触させる構成としてもよい。あるいは、インプリントヘッド２１０と基板ステージ２２０をそれぞれ上下に駆動させる構成であってもよい。すなわち、型３０と基板４０との相対的な位置を変化させる駆動部を有していればよい。

上記のようなインプリント装置２００を半導体デバイスの製造に適用する場合、型３０の繰り返し使用による劣化が問題となりうる。そこで、本実施形態では、原盤となる高価なマスターモールドからより安価なレプリカモールドを必要に応じて作製し、インプリント装置２００ではそのレプリカモールドを型３０として使用することが想定されている。レプリカ製造装置１００は、そのようなレプリカモールドを作製する装置である。

レプリカ製造装置１００の基本構成は、インプリント装置２００と概ね同様である。レプリカ製造装置１００において、基板ステージ１２０は、レプリカ基板２０を保持して移動可能に構成されている。ディスペンサ１３０は、基板ステージ１２０に保持されたレプリカ基板２０の上にインプリント材１３１を配置する。インプリントヘッド１１０は、マスターモールドである型１０を保持し、型１０をレプリカ基板２０上のインプリント材１３１に接触させるための駆動機構を含みうる。硬化部１４は、レプリカ基板２０上のインプリント材１３１を硬化させる。

紫外線を型１０を介してレプリカ基板２０上のインプリント材１３１に照射してインプリント材１３１を硬化させる硬化部１４は、光源部１４０、波長選択部１４１、減光部１４２、スリット機構１４３、および光量測定部１４４を含みうる。光源部１４０は、インプリント材１３１を硬化させるための紫外線を生成する光源を有する。光源には、例えば高圧水銀ランプ、キセノンランプ、エキシマレーザーなどを用いられうる。波長選択部１４１は例えば、互いに異なる波長の光を透過する複数の波長フィルタと、該複数の波長フィルタのうちから選択された波長フィルタを光源と型との間の光路上へ配置する機構とを含みうる。減光部１４２は例えば、複数のＮＤフィルタと、該複数のＮＤフィルタのうちから選択されたいずれかのＮＤフィルタを光路上へ挿抜する機構とを含みうる。スリット機構１４３は例えば、照明領域の形状を規定する遮光ブレードと該斜光ブレードを駆動する駆動機構とを含みうる。光量測定部１４４は例えば、ＵＣセンサを含み、光源部１４０により照射された光の光量を測定することができる。

アライメントスコープ１３２は、ディスペンサ１３０によってインプリント材１３１がレプリカ基板２０の上に配置された後に、型１０とレプリカ基板２０との位置合わせを行うための顕微鏡である。型１０に設けられているアライメントマーク１１とレプリカ基板２０に設けられているアライメントマーク２１との重ね合わせ状態をアライメントスコープ１３２で計測することで、相互の位置合わせが行われる。また、アライメントスコープ１３２は、型１０に設けられているアライメントマーク１１とレプリカ基板２０の上に配置されているインプリント材１３１との相対位置ずれ情報を取得することもできる。また、型１０にはＩＤが形成されており、読み取り部１５１によってこれを読み取ることができる。また、レプリカ製造装置１００は、型１０をレプリカ基板２０上のインプリント材１３１に接触させる際、および離型を行う際の状態を観察するための撮像部１２１を有しうる。図１においては、撮像部１２１は、基板ステージ１２０側に設けられ、基板の裏面側から撮像するようになっているが、逆に、インプリントヘッド１１０側に設けられ、型の表面側から撮像するようにしてもよい

制御部１６０は、例えばＣＰＵ１６１、メモリ１６２を含み、レプリカ製造装置１００の各部の制御を司る。例えば制御部１６０は、上記したインプリント装置２００によるインプリント処理と同様の処理によってレプリカモールドの作製を制御する。具体的には、まず、ディスペンサ１３０により、レプリカ基板２０上にインプリント材１３１を配置する。その後、マスターモールドである型１０をインプリントヘッド１１０により下降させてレプリカ基板２０上のインプリント材１３１と接触させる。これによりインプリント材１３１は型１０に形成されているパターンの溝に流入する。この状態で、硬化部１４によりインプリント材１３１に紫外線を照射させることでインプリント材１３１を硬化させる。インプリント材１３１が硬化することで、インプリント材１３１による型１０のパターン（回路パターン）が形成される。インプリント材１３１が硬化した後、型１０をインプリントヘッド１１０により上昇させることで、硬化したインプリント材１３１から型１０が引き離される（離型）。

なお、本実施形態のレプリカ製造装置１００では、固定されたレプリカ基板２０上のインプリント材１３１に対してインプリントヘッド１１０を駆動して接触させる構成としているが、これとは反対の構成もありうる。すなわち、固定された型１０に対して基板ステージ１２０を駆動してレプリカ基板２０上のインプリント材１３１を接触させる構成としてもよい。あるいは、インプリントヘッド１１０と基板ステージ１２０をそれぞれ上下に駆動させる構成であってもよい。すなわち、型１０とレプリカ基板２０との相対的な位置を変化させる駆動部を有していればよい。

このようにして、インプリント材１３１による回路パターンが形成されたレプリカ基板２０は、後工程のエッチング加工を経て、凹凸の回路パターンを有したレプリカモールドとして完成する。このとき、公知の反転プロセスによってパターンが形成されると、結果として、レプリカモールドには、マスターモールドである型１０と同様の回路パターンが形成される。なお、インプリント処理に関する条件は、製造する回路パターンに応じてそれぞれ最適化されうる。制御部１６０は、製造する回路パターンに応じて、これらの条件を選択し、回路パターンがレプリカ基板２０上に形成されるようにインプリント処理を制御する。

インプリント装置２００は、こうして作製されたレプリカモールドを型３０として使用することができる。前述したように、反転プロセスによってパターンが形成される場合、レプリカモールドである型３０には、マスターモールドである型１０と同様の回路パターンが形成されている。本実施形態において、インプリント装置２００におけるレプリカモールドである型３０に対するインプリント処理に関する条件は、レプリカ製造装置１００における当該レプリカモールドの作製時のインプリント処理に関する条件を転用することができる。インプリント処理に関する条件としては、例えば以下のものを含みうる。
・配置条件：インプリント材１３１のレプリカ基板２０への配置位置と配置量との関係を示す情報。配置条件は、未充填欠陥を抑制し、インプリント処理後の基板上のインプリント材の膜厚が一定になるように、型１０の回路パターンの密度等に基づいて、設定される。
・接触条件：型１０をインプリント材１３１に接触させるときのインプリントヘッド１１０の駆動量等の、駆動部の動作を規定する情報。
・照射条件：硬化部１４の動作を規定する硬化条件であって、光源部１４０からの照射する紫外線の光量、照射時間等の情報。
・離型条件：硬化したインプリント材１３１から型１０を分離させるときのインプリントヘッド１１０の駆動量等の、駆動部の動作を規定する情報。

レプリカ製造装置１００におけるこれらの情報をインプリント装置２００において転用することで、デバイス製造時のインプリント処理に関する条件を簡便に決定し、かつデバイス上にレプリカ製造時の条件を再現することが可能になる。

インプリント処理に関する条件には、硬化部１４に関する更に以下の条件が含まれてもよい。
・波長選択条件：波長選択部１４１における波長フィルタの選択情報。
・フィルタ選択条件：減光部１４２におけるＮＤフィルタの選択情報。
・スリット設定条件：スリット機構１４３の駆動に関する設定情報。

硬化部１４に関するこれらの情報をインプリント装置２００において転用することで、レプリカモールド製造時と、デバイス製造時とで型を硬化させるときの条件を合わせることが可能である。これにより、レプリカ製造装置１００でのインプリント材の硬化状態をインプリント装置２００において容易に再現することができる。

管理装置３００は、レプリカ製造装置１００におけるレプリカモールド製造時のインプリント処理に係る上記したような各種条件を含むデータを記憶し、インプリント装置２００からの要求に応じてこのデータをインプリント装置２００に転送する。また、管理装置３００は、光量測定部１４４による光量の測定結果をもインプリント装置２００に転送するようにしてもよい。これによりインプリント装置２００は、減光部２４２の選択条件や光源部２４０による照射時間等を調整することができる。管理装置３００は、例えばＣＰＵ３０１、メモリ３０２を含むコンピュータ装置により実現されうる。

（相対位置オフセット）
レプリカ製造装置１００におけるインプリント処理に関する条件をインプリント装置２００において転用するといっても、両者のインプリント処理においては基板とその上に配置されるインプリント材との位置関係にはずれが生じうる（相対位置オフセット）。そこで本実施形態では、そのような位置関係の補正を行うことができる。以下、図３を参照して、相対位置オフセットを用いた基板ステージ２２０の駆動について説明する。

図３（ａ）は、レプリカ製造装置１００でのレプリカモールド製造時における型１０、レプリカ基板２０およびその上のインプリント材１３１の位置関係の例を示す図である。図３（ａ）に示されるように、型１０にはアライメントマーク１１と、回路パターン１２が形成されている。レプリカ基板２０上には黒丸で表されているインプリント材１３１がディスペンサ１３０（第１配置部）によって配置されている。そして、アライメントマーク１１とディスペンサ１３０によって配置されたインプリント材１３１との相対位置ΔＸ，ΔＹがアライメントスコープ１３２（第１計測部）によって計測される。ここで計測された相対位置ΔＸ，ΔＹが相対位置オフセットである。

図３（ｂ）は、インプリント装置２００において、インプリント装置２００での型３０（レプリカモールド）、基板４０およびその上のインプリント材２３１の位置関係の例を示す図である。図３（ｂ）に示されるように、型３０には、マスターモールドである型１０のアライメントマーク１１に対応するアライメントマーク３１と、回路パターン１２に対応する回路パターン３２が形成されている。アライメントマーク３１もマスターモールドである型１０のアライメントマーク１１を転写したものであれば、アライメントマーク３１と回路パターン３２との相対位置は、アライメントマーク１１と回路パターン１２との相対位置と同じである。アライメントマーク３１とディスペンサ２３０（第２配置部）によって配置されたインプリント材２３１との相対位置ΔＸ，ΔＹがアライメントスコープ２３２（第２計測部）によって計測される。ここで計測された相対位置が図３（ａ）の場合と異なっていれば、その相対位置が図３（ａ）の相対位置ΔＸ，ΔＹとなるように基板ステージ２２０を駆動して基板４０を移動させる。

これにより、回路パターン１２とインプリント材１３１の位置関係を、回路パターン３２とインプリント材２３１において再現することが可能となる。

（インプリントシステムの制御動作）
以下、図２のフローチャートを参照して、本実施形態におけるインプリントシステムの制御動作を説明する。レプリカ製造装置１００において、制御部１６０のメモリ１６２には、予め設定されたインプリント処理に関する条件が記憶されている。

レプリカ製造装置１００において、Ｓ１０１で、制御部１６０は、メモリ１６２に記憶されている配置条件に従って、ディスペンサ１３０を制御して、レプリカ基板２０上にインプリント材１３１を配置する。Ｓ１０２で、制御部１６０は、アライメントスコープ１３２に、型１０のアライメントマーク１１とレプリカ基板２０上のインプリント材１３１との相対位置を計測させる。計測された相対位置の値は、相対位置オフセットとしてメモリ１６２に格納される。

次に、Ｓ１０３で、制御部１６０は、メモリ１６２に記憶されている接触条件に従ってインプリントヘッド１１０を制御して型１０をレプリカ基板２０上のインプリント材１３１に接触させる。このとき、アライメントスコープ１３２を用いて型１０とレプリカ基板２０との位置合わせも行われる。制御部１６０は、メモリ１６２に記憶されている照射条件に従って光源部１４０を制御してインプリント材１３１に光を照射させることでインプリント材１３１を硬化させる。インプリント材１３１が硬化した後、制御部１６０は、メモリ１６２に記憶されている離型条件に従ってインプリントヘッド１１０を制御して、インプリント材１３１から型１０を引き離す離型を行う。

Ｓ１０４で、レプリカ基板２０は、後加工工程のエッチング加工を経て、反転プロセスを用いて、型１０と同じ回路パターンが形成されたレプリカモールドへと加工される。

Ｓ１０５で、制御部１６０は、読み取り部１５１を用いて、レプリカ基板２０にあらかじめ形成されているレプリカ基板ＩＤ５０をレプリカモールドＩＤとして読み取る。Ｓ１０６で、制御部１６０は、レプリカモールドＩＤと関連付けて、相対位置オフセット、およびインプリント処理に関する条件を含むデータを管理装置３００に転送する。インプリント処理に関する条件には、上記したような配置条件、接触条件、照射条件、離型条件、波形選択条件、フィルタ選択条件、スリット設定条件等が含まれうる。

管理装置３００は、レプリカ製造装置１００から受信したデータをメモリ３０２に格納する（Ｓ３０１）。

インプリント装置２００は、レプリカ製造装置１００で製造されたレプリカモールドを型３０として使用しインプリント処理を実行する。まず、Ｓ２０１で、制御部２６０は、読み取り部２５１を用いて、インプリントヘッド２１０に保持されている型３０のレプリカモールドＩＤ５０を読み取る。その後、制御部２６０は、読み出したレプリカモールドＩＤ５０を含む要求データを、管理装置３００に対して発行する。この要求データを受信した管理装置３００は、その要求データに含まれるレプリカモールドＩＤ５０と一致するＩＤを含むデータを、インプリント装置２００に送信する（Ｓ３０２）。インプリント装置２００は、このデータを受信し、インプリント処理に関する条件を取得する（Ｓ２０２）。取得したこれらの諸条件はメモリ２６２に記憶される。

Ｓ２０３で、制御部２６０は、取得した配置条件に従ってディスペンサ２３０を制御して、基板４０上にインプリント材２３１を配置する。Ｓ２０４で、制御部２６０は、アライメントスコープ２３２に、型３０のアライメントマーク３１と基板４０上のインプリント材２３１との相対位置を計測させる。Ｓ２０５で、制御部２６０は、この計測により得られる相対位置とＳ２０２で取得された相対位置とに基づいて、基板ステージ２２０を駆動する。例えば、制御部２６０は、アライメントスコープ２３０により計測される相対位置とＳ２０２で取得された相対位置との距離が許容範囲内に収まるように、基板ステージ２２０を駆動する。

その後、Ｓ２０６で、制御部２６０は、Ｓ２０２で取得されメモリ２６２に記憶されている接触条件に従ってインプリントヘッド２１０を制御して型３０を基板４０上のインプリント材２３１に接触させる。このとき、アライメントスコープ２３２を用いて型３０と基板４０との位置合わせも行われる。制御部２６０は、Ｓ２０２で取得されメモリ２６２に記憶されている照射条件に従って硬化部２４を制御してインプリント材２３１に光を照射させることでインプリント材２３１を硬化させる。インプリント材２３１が硬化した後、制御部２６０は、Ｓ２０２で取得されメモリ２６２に記憶されている離型条件に従ってインプリントヘッド２１０を制御して、インプリント材２３１から型３０を引き離す離型を行う。

以上の処理によれば、インプリント装置２００におけるレプリカモールドである型３０に対するインプリント処理に関する条件として、レプリカ製造装置１００におけるレプリカモールド作製時のインプリント処理に関する条件が転用される。これにより、未充填欠陥を抑制しながらレプリカ基板２０に回路パターンを形成した時の回路パターンを基板４０上に再現することができる。

なお、マスターモールド（型１０）のアライメントマーク１１は、回路パターンと同時にレプリカ基板２０に転写することも可能である。その場合は、レプリカモールド（型３０）のアライメントマーク３１は、マスターモールドのアライメントマーク１１の転写されたマークを使用することができる。そのため、回路パターンとアライメントマークの描画誤差を問題にすることなく、インプリント材の配置位置を合わせることが可能である。

なお、本実施形態における配置条件とは、先述したとおり、基板へのインプリント材の配置位置だけでなく、インプリント材の配置量の情報も含まれうる。例えば、ディスペンサ１３０のノズル毎のインプリント材の配置量の情報をメモリ１６２に記憶しておき、インプリント装置２００へこの情報を通知する。インプリント装置２００側では、制御部２６０は、ディスペンサ２３０のノズル毎のインプリント材の配置量の情報との差分を算出し配置量を補正する。これにより、装置間のインプリント材の配置量の差を考慮することなく、インプリント材の配置量を合わせることができ、基板上にできたインプリント材によるパターンの膜厚を再現することも可能である。例えばピエゾ式のノズルであれば、インプリント材を押し出す際の電圧値や開口時間でインプリント材の配置量の補正が可能である。

（装置固有のオフセットの考慮）
以下、レプリカ製造装置１００とインプリント装置２００がそれぞれ固有のオフセットを有する場合について説明する。例として、レプリカ製造装置１００のディスペンサ１３０とインプリント装置２００のディスペンサ２３０がそれぞれ取り付け位置オフセットを有する場合について説明する。レプリカ製造装置１００のディスペンサ１３０の取り付け位置オフセットをΔＸ₁₃₀とする。また、インプリント装置２００のディスペンサ２３０の取り付け位置オフセットをΔＸ₂₃₀とする。基準となる型を用いて、事前に装置間の基準を合わせておくことにより、装置間の差をキャンセルすることができる。基準の型のパターン誤差をΔＸ_m0とすると、基準の型を使ってレプリカ製造装置１００で計測されるアライメントマーク１１とインプリント材１３１との相対位置ΔＸ_{replica_ref}は、次式で表される。

ΔＸ_{replica_ref}=ΔＸ_m0+ΔＸ₁₃₀

同様に、実際のデバイス製造で使用する型のパターン誤差をΔＸ_m1とすると、実際のデバイス製造で使用する型を使ったときの図３（ａ）におけるΔＸは、次式で表現される。

ΔＸ=ΔＸ_m1+ΔＸ₁₃₀

基準の型の計測結果ΔＸ_{replica_ref}と実際のデバイス製造で使用する型の計測結果ΔＸとの差分を算出すると、次式のように、装置固有の取り付けオフセットΔＸ₁₃₀を除いた結果ΔＸ_offsetが求められる。

ΔＸ_offset = ΔＸ-ΔＸ_{replica_ref} = (ΔＸ_m1+ΔＸ₁₃₀) - (ΔＸ_m0+ΔＸ₁₃₀) = ΔＸ_m1-ΔＸ_m0

次に、基準の型を使って、インプリント装置２００で計測されるアライメントマーク３１とインプリント材２３１との相対位置ΔＸ_{imprint_ref}は、次式で表現される。

ΔＸ_{imprint_ref} =ΔＸ_m0+ΔＸ₂₃₀

ここで、実際のデバイス製造で使用する型を用いる際には、上記ΔＸ_{imprint_ref}に、レプリカ製造装置１００で算出したΔＸ_offsetを加算する。これにより、デバイス製造で使用する型のパターン誤差ΔＸ_m1、および、インプリント装置２００のディスペンサ２３０の取り付け位置オフセットΔＸ₂₃₀のみを考慮した、図３（ｂ）におけるΔＸの目標位置を求めることができる。

ΔＸ = ΔＸ_{imprint_ref}+ΔＸ_offset = (ΔＸ_m0+ΔＸ₂₃₀)+(ΔＸ_m1-ΔＸ_m0) = ΔＸ_m1+ΔＸ₂₃₀

ここでは、ΔＸについて説明したが、ΔＹについても同様に補正することができるので、その説明は省略する。また、ここでは、一例としてディスペンサの取り付け位置のオフセットについて説明したがそれに限定されない。基準の型を用いて事前に装置間の基準を合わせておくことにより、ディスペンサの吐出位置、アライメントスコープの計測位置、ステージの基準位置等についても、装置間差をキャンセルすることができる。

（制御プロファイルの転用）
変形例として、インプリント処理に関する条件として、インプリント処理時の制御プロファイルを転用する例を説明する。レプリカ製造装置１００は、レプリカ基板２０上にインプリント材１３１を配置した後に、マスターモールドである型１０をインプリント材１３１に接触させる。このときレプリカ製造装置１００は、型１０のパターン面を、レプリカ基板２０に向けて凸形状になるように変形させてからレプリカ基板２０上のインプリント材１３１に接触させる。そうすると、型１０のパターン面１０ａがその中心部から外側に向かってインプリント材１３１に接触していく。これにより、型１０とインプリント材１３１との間に気泡が閉じ込められることが抑制される。離型を行う際には逆に、型１０のパターン面の外側から中心部に向かってインプリント材１３１から徐々に剥離させることにより、レプリカ基板２０上に形成されるインプリント材のパターンの欠損を防止することができる。このときの状態が、撮像部１２１で撮像される。

レプリカ製造装置１００は、インプリント処理時、レプリカ基板ＩＤ５０と、撮像部１２１で撮像された画像に基づく型１０とインプリント材１３１の接触状態の計測結果（制御プロファイル）とを含む管理データを管理装置３００に転送する。

図４に、接触状態の概念図を示す。図４（ａ）は、型１０を上記のように変形させながらレプリカ基板２０上のインプリント材１３１に接触させ、その後に離型を行うまでの状態遷移を示す。図４（ｂ）は、撮像部１２１で撮像された画像に基づいて計測される、図４（ａ）の状態遷移に伴う、インプリント材１３１を介して型１０とレプリカ基板２０とが接触している部分の状態遷移を示す画像である。図４（ｃ）は、図４（ａ）の状態遷移に伴うインプリントヘッド１１０による型１０の位置（型１０とレプリカ基板２０との距離）の変化を示す。図４（ｄ）は、図４（ｂ）の状態遷移に伴うインプリント材１３１を介して型１０とレプリカ基板２０とが接触している部分の面積の変化を示す。図４（ｅ）は、図４（ｃ）の状態遷移に伴うインプリントヘッド１１０による型１０の移動速度の変化を示す。図４（ｆ）は、図４（ｃ）の状態遷移に伴うインプリントヘッド１１０による型１０の移動加速度の変化を示す。管理データに含める制御プロファイルは、図４（ｂ）に示される画像そのものであってもよいし、図４（ｄ）に示される面積の値であってもよい。

インプリント装置２００においても、撮像部２２１により、型３０を基板４０の上に配置されたインプリント材２３１に接触させ、離型を行う際の接触状態が観察される。インプリント装置２００は、読み取り部２５１により型３０に形成されているＩＤ５０を読み取り、管理装置３００から、読み取ったＩＤに応じたインプリント処理に関する条件としての制御プロファイルを取得する。その後、インプリント装置２００も同様に、型３０のパターン面がその中心部から外側に向かってインプリント材２３１に接触していく。そのため、型３０とインプリント材２３１との間に気泡が閉じ込められることが抑制される。離型を行う際には逆に、型３０のパターン面が外側から中心部に向かってインプリント材２３１から徐々に剥離することにより、基板４０上に形成されるインプリント材のパターンの欠損を防止することができる。このときの状態が、撮像部２２１で撮像される。撮像された結果のデータが、管理装置３００に記憶されている管理データ（図４（ｂ）または図４（ｄ）に対応）と比較される。比較の結果、両者が異なっていれば、型３０の変形量、または、型３０と基板４０との相対的な位置を変化させる駆動部（例えばインプリントヘッド２１０）の駆動速度を補正する。これにより、レプリカ基板を製造した時のインプリント処理における型の接触、離型状態、欠陥抑制精度を、デバイス製造時のインプリント処理において再現することが可能となる。

また、先述したインプリント処理に関する条件は、上記の接触状態に関する情報に代えて、図４（ｃ）〜（ｆ）のような、位置、速度、加速度の情報であってもよい。インプリントヘッド１１０とインプリントヘッド２１０の駆動条件を合わせることで、レプリカモールド製造時と、デバイス製造時とで型のインプリント材に対する接触速度を合わせることができる。これにより、レプリカ製造時に最適化されたインプリント処理に関する条件を、デバイス製造時において容易に再現することが可能となる。

また、インプリント処理に関する条件は、駆動部の駆動力の情報であってもよい。例えば、接触、離型時のインプリントヘッド１１０の駆動軸の推力、例えばアクチュエータの電流値をモニタして制御部１６０のメモリ１６２に記憶しておき、制御部２６０へ通知する。これにより、インプリントヘッド２１０は、この通知された電流値を駆動時の推力にフィードバックすることができ、レプリカモールド製造時とデバイス製造時で型のパターン部に加わる応力を揃えることができる。その結果、レプリカモールド製造時に最適化された接触、離型条件を、デバイス製造時に容易に再現することが可能となる。

また、インプリント処理に関する条件は、型の姿勢の情報であってもよい。撮像部１２１、撮像部２２１の代わりに、基板の表面の傾きやギャップを計測する変位計を設け、レプリカモールド製造時の接触、離型時のパターン面と、インプリント材が配置される面の傾きを制御部１６０のメモリ１６２に格納し、制御部２６０へ通知する。この通知された傾きの情報をデバイス製造時にフィードバックする。これにより、レプリカモールド製造時とデバイス製造時の接触、離型において姿勢を合わせることができる。この結果、レプリカモールド製造時に最適化されたインプリント材の膜厚ムラや、離型時のパターンへの応力条件を、デバイス製造時に容易に再現することが可能となる。

（クラスタ装置への適用）
図５は、クラスタ構成のインプリントシステムの構成を示す図である。図５において、レプリカ製造装置１００および管理装置３００の構成は図１と同様であるので、それらの説明は省略する。図５では、図１のインプリント装置２００と同様の構成のインプリント部を複数備えるクラスタ装置４００を備える。

クラスタ装置４００は、第１インプリント部４７１、第２インプリント部４７２、第３インプリント部４７３を含む複数のインプリント部と、型のＩＤを読み取る読み取り部４５１と、搬送機構４８０と、制御部４６０を有する。第１インプリント部４７１、第２インプリント部４７２、第３インプリント部４７３はそれぞれ、図１のインプリント装置２００と同様の構成を備えている。搬送機構４８０は、クラスタ装置４００に搬入された型を制御部４６０により指定されたインプリント部に搬送する。

管理装置３００は、インプリント処理に関する条件を含むデータを各インプリント装置に分配することができる。具体的には、制御部４６０は、クラスタ装置４００に型（レプリカテンプレート）が搬入されると、読み取り部４５１により型のＩＤが読み取られる。制御部４６０は、読み取られたＩＤに応じたデータを、管理装置３００に要求し、管理装置３００からデータを受信する。制御部４６０は、搬送機構４８０を制御してレプリカモールドを対象のインプリント部に搬送するとともに、受信したデータを当該インプリント部に送信する。各インプリント部では、上述と同様に、受信したデータに従いインプリント処理を実行する。これにより、各インプリント部において、レプリカ製造装置１００でレプリカ基板に回路パターンを形成したときの回路パターンをデバイス基板上に再現することができる。

また、複数のインプリント部の間で固有のオフセットを有する場合は、前述したように基準の型を用いて事前にレプリカ製造装置１００と各インプリント部との間で基準を合わせておくことで、装置間差をキャンセルすることができる。

＜物品製造方法の実施形態＞
インプリント装置を用いて形成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。

次に、物品製造方法について説明する。図６（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコン基板等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図６（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図６（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１と型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型４ｚを透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図６（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図６（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチング型としてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図６（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

１００：レプリカ製造装置、２００：インプリント装置、３００：管理装置

Claims (12)

1. マスターモールドを用いてレプリカモールドを製造するレプリカ製造装置と、前記レプリカモールドを用いて基板の上のインプリント材の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と、前記レプリカ製造装置と前記インプリント装置と通信可能に接続された管理装置とを含むインプリントシステムであって、
   前記レプリカ製造装置は、前記マスターモールドを用いてレプリカ基板の上にインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を行い、該パターンが形成された前記レプリカ基板を加工することにより前記レプリカモールドを作製するとともに、前記インプリント処理に関する条件のデータを前記管理装置に転送し、
   前記インプリント装置は、前記管理装置から前記データを取得し、該取得したデータに含まれる前記条件に従い、前記レプリカモールドを用いて基板の上のインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を行う
   ことを特徴とするインプリントシステム。
2. 前記レプリカ製造装置は、
   前記レプリカ基板に形成されている識別情報を読み取る第１読み取り部を含み、
   前記条件を、前記第１読み取り部により読み取られた前記識別情報と関連付けて前記データに含め、該データを前記管理装置に転送し、
   前記インプリント装置は、
   前記レプリカモールドに形成されている識別情報を読み取る第２読み取り部を含み、
   前記第２読み取り部により読み取られた前記識別情報を含む要求データを前記管理装置に対して発行し、
   前記管理装置は、
   受信した前記要求データに含まれる前記識別情報と一致する識別情報を含むデータを、前記インプリント装置に送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリントシステム。
3. 前記レプリカ製造装置は、
   前記レプリカ基板の上に前記インプリント材を配置する第１配置部と、
   前記マスターモールドに形成されているアライメントマークと前記第１配置部により前記レプリカ基板の上に配置された前記インプリント材との相対位置を計測する第１計測部と、を含み、
   前記第１計測部により計測された相対位置を前記データに含め、
   前記インプリント装置は、
   前記基板を保持して移動する基板ステージと、
   前記レプリカ基板の上に前記インプリント材を配置する第２配置部と、
   前記レプリカモールドに形成されているアライメントマークと前記第２配置部により前記基板の上に配置された前記インプリント材との相対位置を計測する第２計測部と、
   前記データに含まれる前記相対位置と前記第２計測部で計測される前記相対位置とに基づいて、前記基板ステージの位置を制御する制御部と、
   を含む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システム。
4. 前記制御部は、前記第２計測部で計測される前記相対位置と前記データに含まれる前記相対位置との距離が許容範囲内に収まるように前記基板ステージの位置を制御することを特徴とする請求項３に記載のインプリントシステム。
5. 前記インプリント装置を複数備え、
   前記管理装置は前記データを各インプリント装置に分配する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインプリントシステム。
6. 前記レプリカ製造装置は、前記レプリカ基板の上に前記インプリント材を配置する配置部を有し、
   前記条件は、前記配置部による前記インプリント材の前記レプリカ基板への配置を規定する配置条件を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリントシステム。
7. 前記レプリカ製造装置は、前記マスターモールドと前記レプリカ基板との相対的な位置を変化させる駆動部を有し、
   前記条件は、前記マスターモールドを前記レプリカ基板の上の前記インプリント材に接触させる際の前記駆動部の動作を規定する接触条件を更に含む
   ことを特徴とする請求項６に記載のインプリントシステム。
8. 前記レプリカ製造装置は、前記レプリカ基板の上の前記インプリント材を硬化させる硬化部を有し、
   前記条件は、前記駆動部により前記マスターモールドを前記レプリカ基板の上の前記インプリント材を接触させた後に該インプリント材を硬化させる際の、前記硬化部の動作を規定する硬化条件を更に含む
   ことを特徴とする請求項７に記載のインプリントシステム。
9. 前記条件は、前記マスターモールドを前記硬化部により硬化された前記インプリント材から分離させる離型を行う際の前記駆動部の動作を規定する離型条件を更に含むことを特徴とする請求項８に記載のインプリントシステム。
10. 前記硬化部は、
    光源と、
    互いに異なる波長の光を透過する複数の波長フィルタと、該複数の波長フィルタのうちから選択された波長フィルタを前記光源と前記マスターモールドとの間の光路に配置する波長選択部と、
    を含み、
    前記条件は、前記波長選択部における波長選択条件を更に含む
    ことを特徴とする請求項８に記載のインプリントシステム。
11. 前記レプリカ製造装置は、前記駆動部により前記マスターモールドを前記レプリカ基板の上の前記インプリント材を接触させてから前記離型を行うまでの状態を撮像する撮像部を有し、
    前記データは、前記撮像部により撮像された画像を含み、
    前記インプリント装置は、前記データに含まれる前記画像に基づいて前記インプリント処理を行う
    ことを特徴とする請求項９に記載のインプリントシステム。
12. レプリカ製造装置が、マスターモールドを用いてレプリカ基板の上にインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を行い、該パターンが形成された前記レプリカ基板を加工することによりレプリカモールドを製造する工程と、
    前記レプリカ製造装置が、前記インプリント処理に関する条件のデータを前記レプリカ製造装置から管理装置に転送する工程と、
    インプリント装置が、前記管理装置から前記データを取得する工程と、
    前記インプリント装置が、前記取得したデータに含まれる前記インプリント処理に関する条件に従い、前記レプリカモールドを用いて基板の上のインプリント材のパターンを形成する工程と、
    前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と
    を有することを特徴とする物品製造方法。

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