JP2019029447A - インプリント装置、および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】型の正確な搬送とスループットとの両立に有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】型１７を搬送する搬送部２８と、搬送部によって搬送された型の上部を引きつけて型を保持する型保持部５と、型保持部により保持された型の周囲を取り囲むように配置された複数の加圧部を用いて型の側面に力を加えて前記型を変形させる変形機構８と、型の位置を計測する計測部１８と、制御部２０とを有する。搬送部は、複数の加圧部によって形成される開口部を通して型を型保持部に搬送するように構成され、制御部は、搬送部により型が第１位置から開口部の下方で該型保持部と対向する第２位置まで搬送された状態で、開口部内に搬送される前に計測部により開口部に対する型の位置の計測を行い、計測の結果に基づいて搬送部を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、インプリント装置、および物品製造方法に関する。

型を用いて基板上のインプリント材にパターンを形成するインプリント装置が実用化されつつある。インプリント装置では、型の周辺に、側面方向から型に圧力を加えるための複数の加圧部が配置される。型のパターン領域と基板のショット領域とを高精度に位置合わせするため、加圧部によって型の側面から外力を加えることで型のパターンの形状が補正される（特許文献１）。

したがって、型を保持する型保持部は、上記複数の加圧部によって囲まれた開口部を有し、この開口部に型を搬入し、型を保持する。開口部に型を搬入する際には、複数の加圧部を型の側面に力を加える方向とは逆方向に駆動して型の搬入が容易になるように開口部Ｓを広げた状態にしている。

特許第４６８８８７２号公報

パターンの微細化に対応するため、型のパターンに対しては数ｎｍ以下の高精度な補正が求められる。したがって、加圧部の駆動量をナノメートルオーダーで高精度に制御する必要がある。このような精度に対応するアクチュエータとして、例えばピエゾアクチュエータが用いられるが、その駆動ストロークは大きくなく、開口部Ｓと型の側面との間のクリアランスは小さい。そのため、例えば、型の搬送途中で保持力が低下して型のずれが生じた場合には、型が型保持部の開口部Ｓと干渉して入らず、装置がエラー停止してしまう。型と型保持部との接触は発塵の原因となりうるし、型、型搬送部、型保持部が破損する可能性もある。

接触による破損を防止するためには、例えば、型と開口部Ｓとが接触したことを検出する機構を設け、開口部Ｓへの型の搬入時に、型と開口部Ｓとが接触した場合には、型の搬入動作を停止することが考えられる。しかしこの方法で接触による破損を防止するには、開口部Ｓへの搬送速度を相当に低くする必要があり、スループットが低下してしまう。開口部Ｓに接触させることなく正確に型を搬送することが求められる。

本発明は、例えば、型の正確な搬送とスループットとの両立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。

本発明の一側面によれば、型を用いて基板の上のインプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、型を搬送する搬送部と、前記搬送部によって搬送された前記型の上部を引きつけて前記型を保持する型保持部と、前記型保持部により保持された前記型の周囲を取り囲むように配置された複数の加圧部を用いて前記型の側面に力を加えて前記型を変形させる変形機構と、前記型の位置を計測する計測部と、制御部とを有し、前記搬送部は、前記複数の加圧部によって形成される開口部を通して前記型を前記型保持部に搬送するように構成され、前記制御部は、前記搬送部により前記型が第１位置から前記開口部の下方で該型保持部と対向する第２位置まで搬送された状態で、前記開口部内に搬送される前に前記計測部により前記開口部に対する前記型の位置の計測を行い、該計測の結果に基づいて前記搬送部を制御することを特徴とするインプリント装置が提供される。

本発明によれば、例えば、型の正確な搬送とスループットとの両立に有利なインプリント装置を提供することができる。

実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 型の詳細例を示す図。 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。 型の搬入の動作シーケンスを示すフローチャート。 インプリント装置において型が型ＰＡ部へ搬入された状態を示す図。 インプリント装置において型が型保持機構の下方に移動した状態を示す図。 インプリント装置において型が型保持機構に搬入され装着された状態を示す図。 インプリント装置にいて型保持機構の開口部に対し型の位置がずれた状態を示す図。 型計測部による型の観察結果を例示する図。 変形機構の構成を示す図。 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、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ものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。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。

まず、実施形態に係るインプリント装置の概要について説明する。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（不図示）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。

図１は、実施形態におけるインプリント装置１の構成を示す図である。本実施形態では、インプリント装置１は、基板上のインプリント材に光を照射することでインプリント材を硬化させる光硬化法を採用している。もっとも、インプリント装置１は、基板上のインプリント材を加熱することでインプリント材を硬化させる熱硬化法を採用してもよい。また、図１では、型１７に対して紫外線３を照射する方向に平行な軸をＺ軸に、Ｚ軸に対して直交する方向をＸ軸及びＹ軸に定める。

処理対象である基板１５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１５としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどでありうる。基板１５の被処理面には、上記したようにインプリント材が供給される。インプリント材が供給される前に、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が基板上に設けてもよい。

型１７は、石英など紫外線３を透過しうる材料で作製されている。図２（ａ），（ｂ）に型１７の詳細例を示す。図２（ａ）は型１７の側面図、図２（ｂ）は型１７の下面図である。型１７は、図示の如く外周部が矩形で、本体部である基部１７ａと、その表面中央部に、下方に突出し、回路パターン等のパターンが形成されたメサ部１７ｂを有する。メサ部１７ｂのパターンは、対向面の基板１５上のインプリント材１６に転写される。さらに、型１７は、図２（ａ）に示されるように、紫外線３が照射される面に、Ｘ−Ｙ平面の形状が例えば円形で、かつ、ある程度の深さを有するキャビティ４５（凹部）を有する場合もある。

説明を図１に戻す。型１７および基板１５は交換が可能である。一般に、インプリント装置は、型や基板がそれぞれの保持部の目標位置に正しく搬送されるように、型や基板の位置および方向の少なくともいずれか（プリアライメント状態）を予め調整する調整部を有する。このような調整はプリアライメント（ＰＡ）とよばれる。インプリント装置１は、型１７のプリアライメントを行う調整部として、型ＰＡ部２４を有する。型ＰＡ部２４は、型１７を保持する型ＰＡチャック２６、型ＰＡチャック２６に保持されている型１７の側面の位置を計測する計測器２５、型ＰＡチャック２６を支持して移動する型ＰＡステージ２７を含む。型ＰＡチャック２６は、型１７を例えば真空吸着パッドによって保持したり、解放したりする機構を備える。型ＰＡステージ２７は、型ＰＡチャック２６に保持されている型１７の位置合わせを行うためのＸ軸方向及びＹ軸方向及びθ軸方向（Ｚ軸周りの回転）方向に駆動する駆動機構を含む。制御部２０は、計測器２５の計測結果に基づいて、型ＰＡステージ２７を駆動させ、型１７の位置合わせを行う。計測器２５は、型１７のＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ軸方向の位置情報を取得できるものであり、例えば変位センサを３つ以上構成する等で実現可能である。

基板保持部１１は、基板１５を保持して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、θ軸方向に駆動可能に構成されている。具体的には、基板保持部１１は、基板交換時に基板搬送装置（不図示）との間にある基板交換位置に移動可能である。また、基板保持部１１は、基板１５の上にインプリント材１６を供給するために、供給部１４の下へも移動可能である。さらに、基板保持部１１は、型１７を基板１５上のインプリント材１６と接触させる際に基板１５と型１７との位置合わせ（アライメント補正）を行うように移動することもできる。基板保持部１１は、基板１５を保持する基板チャック１２と、基板チャック１２を支持して移動する基板ステージ１３とを含む。基板チャック１２は、例えば、基板１５を不図示の真空吸着パッドによって保持する。基板ステージ１３は、例えば、基板チャック１２を不図示の真空吸着パットによって保持する。基板ステージ１３は、基板１５と型１７とのアライメント補正を行うための、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に駆動する駆動機構を含む。この駆動機構は、粗動駆動機構と微動駆動機構など複数の駆動機構を有しうる。この駆動機構はさらに、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動機構、基板１５のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置調整のための駆動機構、基板１５の傾きを補正するためのチルト機構を有していてもよい。

供給部１４は、基板１５にインプリント材１６を供給（塗布）する。供給部１４は、不図示の吐出ノズルを有し、吐出ノズルから基板１５上にインプリント材１６を滴下する。本実施形態のインプリント装置１は光硬化法を採用しているから、インプリント材１６には紫外線３を照射することによって硬化する性質を持つものが利用される。また、供給部１４から供給されるインプリント材１６の量は、基板上に形成されるインプリント材の厚さの設計値やパターン密度などに応じて決定されうる。

型保持機構５（インプリントヘッド）は、型１７を保持して、主に、基板１５上のインプリント材１６に型１７を接触させる動作を行う。型保持機構５は、型１７を保持する型チャック７（型保持部）、型チャック７（すなわち型１７）を駆動する型駆動機構６、型１７を変形する変形機構８を含む。型チャック７は、真空吸着パッド等によって型１７の上部を引きつけて型１７を保持する。型駆動機構６は、型１７のパターンを基板１５に転写する際に、基板１５と型１７の間隔を位置決めするための駆動機構であり、Ｚ軸方向に駆動しうる。型駆動機構６は、パターンの転写時に高精度な位置決めが要求されるため、粗動駆動機構と微動駆動機構など複数の駆動機構を備えていてもよい。型駆動機構６は、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、θ方向の位置調整機構や、型１７の傾きを調整するためのチルト機構を有していてもよい。

変形機構８は、型１７の側面を押圧して型１７を変形させることで、型１７のパターンの形状を変える。図１０（ａ），（ｂ）に、下方（基板保持部１１側）から見たときの変形機構８の構成例を示す。この変形機構８は、型１７の側面方向から圧力を加えるために型１７の側面に接触する、複数の加圧部８０を有する。複数の加圧部８０は、矩形の外形を有する型１７の周囲を取り囲むように配置されており、図１０（ａ）に示されるように、この配置によって、型１７が搬入されるスペースである開口部Ｓが形成されている。複数の加圧部８０のそれぞれは、型１７の側面に力を加える方向に沿って伸縮するアクチュエータ８１と、アクチュエータ８１の先端に取り付けられ型１７の側面と接触する接触部材８２とを含む。アクチュエータ８１の接触部材８２と反対側の端部は固定部８３に固定される。アクチュエータ８１は、例えば、ピエゾ素子や空圧アクチュエータ、直動モータなどで構成されうる。

この開口部Ｓに型１７を搬入する際には、複数の加圧部８０をそれぞれ、型の側面に力を加える方向とは逆方向に駆動して、図１０（ａ）に示されるように、型の搬入が容易になるように開口部Ｓを広げた状態とされる。この状態で開口部Ｓに型１７が搬入され、型１７が型チャック７によって保持されると、図１０（ｂ）に示されるように、各加圧部の接触部材８２が型１７の側面を独立した箇所で加圧する。その加圧によって型１７の形状を変えることで、パターンの転写時に基板１５と型１７の並進シフト以外のアライメント補正を行うことができる。

説明を図１に戻す。型搬送部２８は、型ＰＡ部２４によりプリアライメントされた型１７を、型保持機構５まで搬送する。型搬送部２８は、プリアライメント後の型１７を支持する搬送ハンド２９、搬送ハンド２９をＺ軸方向に駆動するＺ駆動機構３０、Ｚ駆動機構３０をＸ軸方向に駆動するＸ駆動機構３１を備える。なお、搬送ハンド２９上には図示の如く型ＰＡ部２４ごと搭載するようにしてもよい。

硬化部２は、光源４で発生した光である紫外線３をインプリント材１６に照射することにより、インプリント材１６を硬化させる。型保持機構５は、Ｘ−Ｙ平面方向の中央部（内側）に、硬化部２からの紫外線３が基板１５に向かって通過可能とする開口領域４４を有する。ここで、型チャック７（または型駆動機構６）は、開口領域４４の一部と型１７とで囲まれるキャビティ４５内の空間を密閉空間とする光透過部材４６（例えばガラス板）を備えうる。この場合、真空ポンプ等を含む不図示の圧力調整装置により、キャビティ４５内の圧力が調整される。この圧力調整装置は、例えば、型１７とインプリント材１６との接触に際して、キャビティ４５内の圧力をその外部よりも高く設定することで、メサ部１７ｂを基板１５に向かって凸型に撓ませる。これにより、インプリント材１６に対してメサ部１７ｂの中心部から接触させることができ、メサ部１７ｂのパターンに、気泡を閉じ込めることなくインプリント材１６を隅々まで充填させることができる。

アライメント計測部１８は、ＣＣＤカメラ等の撮像部と照明部とを含みうる。照明部の光源としては、ハロゲンランプ、ＬＥＤ、レーザ等が使用可能である。照明部からの計測光１９によって、基板１５および型１７にそれぞれ形成されている不図示のアライメントマークが照明される。撮像部は、照明されたアライメントマークを撮像する。制御部２０は、その撮像により得られた画像に基づき、基板１５と型１７との間のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ、形状差を計測する。

型計測部９は、照明部９ａとＣＣＤカメラ等の撮像部と照明部とを含みうる。照明部９ａの光源としては、ハロゲンランプ、ＬＥＤ、レーザ等が使用可能である。照明部９ａからの計測光１０によって、型１７、あるいは、型１７を介して基板１５上のインプリント材１６が照明されうる。撮像部９ｂはＣＣＤカメラ等で構成され、後述するように、搬送されてきた型１７の位置を計測するために、撮像により型１７の像を取得する。撮像部９ｂは、図１に示されるように、光透過部材４６を介して型１７のメサ部１７ｂを撮像する位置に配置されうる。制御部２０は、その撮像により得られた型１７の像に基づき、型１７の搬送状態を確認することができる。なお、この撮像部９ｂは、型１７と基板１５上のインプリント材１６との接触状態を観察する、いわゆるスプレッドカメラとしても機能させてもよい。撮像部９ｂをスプレッドカメラとして機能させる場合には、制御部２０は、その撮像により得られた画像に基づき、インプリント材１６のパターンに欠陥が無いかどうかを確認することができる。

制御部２０は、インプリント装置１における上記した各部の動作を制御する。制御部２０は例えば、ＣＰＵ２０ａおよびメモリ２０ｂ（記憶部）を含むコンピュータで構成され、インプリント装置１の各構成要素に回線を介して接続され、メモリ２０ｂに記憶されている制御プログラムに従ってインプリント装置１の制御を行う。

ベース定盤２１は、基板保持部１１を支持するとともに、支柱２２を介して支持定盤２３を支持している。支持定盤２３は、型保持機構５、型ＰＡ部２４、型搬送部２８を支持している。

本実施形態におけるインプリント装置１の構成は概ね以上のとおりである。インプリント装置１は、基板１５の上に供給されたインプリント材１６と型１７のパターンの面とを接触させた状態でインプリント材１６に光源４からの紫外線３を照射することによってインプリント材１６を硬化させるインプリント処理を行う。インプリント処理の概要は以下のとおりである。

まず、供給部１４により基板１５上にインプリント材１６が供給される。次に、基板保持部１１を駆動することにより、型１７の下へインプリント材１６が供給された基板１５を移動させる。次に、型保持部１１を駆動することにより、基板１５上のインプリント材と型１７とを接触させる。この接触により、型１７のパターンの凹部にインプリント材１６が充填される。その後、インプリント材１６を硬化させるべく、硬化部２は、光源４からの紫外線３を射出する。射出された紫外線３は、型１７を透過し、インプリント材１６に照射され、これによりインプリント材１６は基板１５の上で硬化する。インプリント材１６が硬化した後、型保持機構５を駆動することにより、型１７がインプリント材１６から引き離される（離型）。こうして基板１５上のインプリント材１６にパターンが形成される。ここでは、以上の接触、硬化、離型の一連の動作をパターン形成あるいはインプリント処理と呼ぶ。なお、インプリント処理は、上記のように型保持機構５を移動させることで実現させてもよいが、基板保持部１１を移動させることで実現してもよいし、またはその両方を移動させてもよい。基板保持部１１の駆動により、基板１５の１つのショット領域に対してインプリント処理が行われ、その後、次のショット領域が供給部１４の下に来るように基板１５を移動する。このようにショット領域を変えながらインプリント処理を繰り返すことで、一枚の基板上に多数のパターンが形成される。型１７を交換することにより別のパターンを形成することも可能である。

図３は、インプリント装置１により、複数の基板にインプリント処理（パターン形成）を行う際の動作シーケンスを示すフローチャートである。なお、この複数の基板を含む１つのロットにおいては、同一の型１７を用いるものとする。

Ｓ１００で、制御部２０は、型搬送部２８を制御して型１７を型保持機構５に搬送し、搭載する。Ｓ１０１で、制御部２０は、基板搬送機構を制御して、基板１５を基板チャック１２に搬送し、搭載する。Ｓ１０２で、制御部２０は、基板１５の複数のショット領域のそれぞれに対し、パターン形成を行う。基板１５上の全てのショット領域へのパターン形成が終わると、Ｓ１０３で、制御部２０は、基板搬送機構により、基板１５を基板チャック１２から回収する。

Ｓ１０４で、制御部２０は、処理中のロットにおいてパターン形成を行うべき基板が残っているかを判断する。パターン形成を行うべき基板が残っている場合は、処理はＳ１０１に戻る。パターン形成を行うべき基板はないと判定された場合には、Ｓ１０５で、型搬送部２８を制御して、型１７を型保持機構５から回収し搬出する。

以下、Ｓ１００における型の搬入処理について詳しく説明する。本実施形態において、型搬送部２８は、変形機構８の複数の加圧部８０によって形成される開口部Ｓを通して型１７を型チャック７に搬送するように構成されている。制御部２０は、型搬送部２８により型１７が型ＰＡ部２４の初期位置である第１位置Ｐ１から開口部Ｓの下方で型チャック７と対向する第２位置Ｐ２まで搬送する。そして、制御部２０はその状態で、開口部内に搬送される前に型計測部９により開口部Ｓに対する型１７の位置の計測を行い、その計測の結果に基づいて、型搬送部２８を制御する。

図４のフローチャートを参照して、Ｓ１００における型保持機構５への型１７の搬入動作の具体例を説明する。型の搬入に際し、インプリント装置１の型搬入用のロードポートには、型の入った収納容器が搭載される。Ｓ２０１で、制御部２０は、不図示の型搬送ハンドを制御して、収納容器内の型１７を、型ＰＡ部２４へ搬送する。図５は、型１７が第１位置Ｐ１にある型ＰＡ部２４へ搬入された状態を示している。型ＰＡ部２４に搬送された型１７は、型ＰＡチャック２６によって保持される。

Ｓ２０２で、制御部２０は、計測器２５を用いて、型ＰＡ部２４へ搬入された型１７の側面の位置の計測を行い、その計測結果に基づき型ＰＡステージ２７を駆動することにより、プリアライメントを行う。なお、制御部２０のメモリ２０ｂには予め、型１７が型保持機構５へ搬入可能な状態における、型計測部９による型保持機構５下方での型１７の計測結果が記憶されているものとする。具体的には、例えば、型計測部９で計測された、型１７のメサ部１７ｂのＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ軸方向の位置がメモリ２０ｂに記憶されている。

Ｓ２０３で、制御部２０は、型搬送部２８を制御して、型ＰＡ部２４でプリアライメントされた型１７を、型保持機構５の下部へ搬送する。この工程においては、まず、基板保持部１１が型搬送部２８と干渉しないように、制御部２０は、基板保持部１１を型保持機構５の下部から退避させておく。次に、制御部２０は、型搬送部２８のＺ駆動機構３０を制御して、型ＰＡ部２４でプリアライメントされた型１７が搭載された搬送ハンド２９を、型保持機構５の下方へ進入可能な高さに移動させる。次に、制御部２０は、型搬送部２８のＸ駆動機構３１を制御して、搬送ハンド２９を型保持機構５の下方へ移動させる。なお、このとき、Ｘ駆動機構３１によるＸ方向への駆動だけでなく、ＸＹ方向あるいはＸＹθ方向への複合的な駆動が行われてもよい。図６は、Ｓ２０３で型搬送部２８により型１７が第１位置Ｐ１から変形機構８の開口部Ｓの下方に移動した状態を示している。図６において、型１７は、開口部Ｓの下方で型チャック７と対向する第２位置Ｐ２まで搬送された状態となっている。

Ｓ２０４で、制御部２０は、型計測部９を制御して、型１７の画像（観察結果）を取得し、型１７の位置を確認する。Ｓ２０５で、制御部２０は、取得した画像（観察結果）に基づいて、型搬送部２８のＺ駆動機構３０により型１７を上方に駆動した場合に型１７が開口部Ｓに干渉しないかを判定（予測）する。Ｓ２０４で取得された観察結果の例を、図９（ａ）〜（ｃ）に示す。型計測部９の撮像部９ｂは、第２位置Ｐ２に搬送された型１７のメサ部１７ｂを視野に収めて撮像する。図９（ａ）〜（ｃ）において、実線で示された領域５０は、型計測部９による観察視野を表す。また、破線で示された安全領域５１は、この安全領域内に型１７のメサ部１７ｂが収まっていれば、型１７を型保持機構５の開口部Ｓと干渉することなく安全に型保持機構５に装着できる領域を表す。例えば、Ｓ２０４で取得された観察結果が図９（ｂ）に示されるような状態であった場合、型１７は型保持機構５の開口部Ｓと干渉しないと判定できる。これは、型１７のメサ部１７ｂが安全領域５１内部にあり、この状態は干渉することなく型１７の搬送が可能な状態だからである。このように、制御部２０は、撮像部９ｂにより撮像されたメサ部１７ｂの像に基づいて、メサ部１７ｂが所定の安全領域５１の中に位置している場合には、型１７が開口部と干渉しないと予測することができる。

なお、安全領域５１は型１７ごとに異なりうる。これは、型１７の基部１７ａの側面位置とメサ位置１７ｂとが、型の製造誤差等により異なるためである。本実施形態では、過去に型１７が開口部Ｓと干渉することなく開口部Ｓを通して型チャック７に搬送された時の撮像部９ｂにより撮像されたメサ部１７ｂの画像に基づいて、安全領域が決定される。このときの画像（観察結果）を、型１７固有の安全領域５１として制御部２０のメモリ２０ｂへ記憶しておく。通常、型にはその固有の識別情報として型ＩＤがマーキングされている。識別情報は、バーコードやＱＲコード（登録商標）でありうる。このような型ＩＤと型固有の安全領域５１の情報とが関連付けられた安全領域データをメモリ２０ｂに記憶しておく。例えば、現在使用中の型の型ＩＤは、その搬送途中でＩＤ識別装置により識別され、制御部２０は、識別された型ＩＤに関連付けられている安全領域を安全領域データから検索することにより、安全領域５１を特定することができる。

また、型１７の基部１７ａの位置とメサ部１７ｂの位置との関係を事前に別の装置で求めておき、その情報を型ＩＤと関連付けて安全領域データに含めてもよい。ここで別の装置とは、例えば、別のインプリント装置、あるいはその他の、型の形状を計測できる装置であればよい。また、本実施形態では、型計測部９での観察結果から、型１７の位置を求めるために、型１７のメサ位置１７ｂを観察しているが、型計測部９で観察可能な型位置を特定できるようなマークがあればそれを使うことも可能である。さらに、本実施形態では型計測部９を用いて型１７の位置の観察を行ったが、これは、型計測部９の代わりにアライメント計測部１８を用いて行うことも可能である。一般的に、アライメント計測部１８は高精度ではあるがその計測視野は狭い。また、アライメント計測部１８で計測可能なＺ軸方向ズレの許容量も小さい。このようなアライメント計測部１８で型の位置を計測するためには、例えば、型がずれてもアライメント計測部１８の計測視野に入るような大きさの計測マークを型に設けておくとよい。また、型の搭載位置下方での計測を可能とするために、アライメント計測部１８に例えば焦点合わせ機構を持たせてもよい。

Ｓ２０５で型１７と型保持機構５の開口部Ｓとの干渉はないと予測された場合、Ｓ２０６で、制御部２０は、型搬送部２８を制御して、型１７を型保持機構５内へ搬入し、型１７が型保持機構５に装着される。図７は、型１７が型保持機構５に搬入され装着された状態を示している。その後、制御部２０は、型チャック７に型１７を保持させるとともに、型ＰＡチャック２６による型１７のチャックを解除し、型搬送部２８を、基板保持部１１の動作範囲外の初期位置（第１位置Ｐ１）に復帰させる。

一方、Ｓ２０５で型１７が型保持機構５の開口部Ｓと干渉すると予測された場合を考える。これは、型１７が型保持機構５の開口部Ｓに対し位置がずれている場合である。このような位置ずれは、例えば、型ＰＡ部２４の計測器２５の出力にノイズが乗ってしまうことにより発生しうる。また、このような位置ずれは、例えばＳ２０３で型１７を型保持機構５の下方へ搬送している間に型ＰＡチャック２６の保持力が低下することによっても発生しうる。この保持力の低下は、例えば、型１７の保持に真空吸着を利用している場合には、その真空吸着源の圧力の一時的な低下等により発生する。型保持機構５の開口部Ｓに対し型１７の位置がずれた場合のインプリント装置１の状態は図８のようになる。図８では、型１７と型保持機構５の変形機構８による開口部Ｓとの位置がずれており、この状態で搬送ハンド２９をＺ軸方向に上昇させた場合、型１７が型保持機構５の開口部Ｓと干渉する。このとき、型１７の位置を型計測部９により観察したとき（Ｓ２０４）の観察結果は、図９（ｃ）のようになる。この場合、制御部２０は、この状態で搬送ハンド２９をＺ軸方向に上昇させると型１７が型保持機構５の開口部Ｓと干渉すると判定する。これは、型１７のメサ部１７ｂが安全領域５１の内部にないためである。この場合、制御部２０は、Ｓ２０７で、型１７の型保持機構５への搬送を停止する。

以上のように、本実施形態では、型１７の型保持機構５への装着は、型１７が型保持機構５の開口部Ｓと干渉しないことを確認できたにのみ行われる。これにより、型１７が型保持機構５の開口部Ｓと干渉することなく型１７の型保持機構５への装着が安全に行われる。また、このように型１７と型保持機構５の開口部Ｓとが干渉しないことが保証されるため、型１７の型保持機構５への搬送時に搬送速度を低下させる必要もなくなるため、スループットを向上させることも可能になる。

＜変形例１＞
上述の例では、Ｓ２０７で型１７の搬送を停止するようにしたが、Ｓ２０５で干渉しないと判定されるまでＳ２０２に戻ってプリアライメントをやり直す制御ループにしてもよい（変形例１）。具体的には、Ｓ２０５で型１７が型保持機構５の開口部Ｓと干渉すると予測された場合、制御部２０は、型搬送部２８を制御して型１７を型ＰＡ部２４の初期位置（第１位置Ｐ１）へ戻す。その後、処理はＳ２０２に戻り、計測器２５を用いて型１７のプリアライメント状態を再調整する。そして、Ｓ２０３，Ｓ２０４を経て、Ｓ２０５で型１７と型保持機構５の開口部Ｓとの干渉がないかを確認し、干渉がないと予測される場合、Ｓ２０６で型１７を型保持機構５へ搬入する。このように、型１７が開口部Ｓと干渉しないと予測されるまで型ＰＡ部２４による型１７のプリアライメント状態の再調整が行われるよう、型搬送部２８は第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間で型１７の搬送が繰り返される。

このような制御ループによれば、型１７の搬送中に型がずれてしまった場合、型１７の位置が再調整され、型がずれたことによる装置停止を防ぐことができるため、装置稼働率が向上し、その結果、製品の生産性が向上する。

＜変形例２＞
Ｓ２０５で干渉すると判定された場合、変形例１のように再度プリアライメントを行うために型ＰＡ部２４の初期位置に戻らずに、型計測部９を用いて型保持機構５の下で型１７の位置合わせを再実施するようにしてもよい（変形例２）。具体的には、Ｓ２０５で型１７と型保持機構５の開口部Ｓとが干渉すると予測される場合、制御部２０は、型計測部９によって得られる型１７のメサ部１７ｂの観察結果に基づいて、型１７のＸ，Ｙ，θ方向のずれの量および方向を算出する。ずれの量および方向は、例えば、図９（ｃ）に示される安全領域５１に対する型１７のメサ部１７ｂの位置に基づいて求めることが可能である。制御部２０は、型１７のずれの量および方向の算出結果に基づいて型搬送部２８上の型ＰＡステージ２７を駆動することにより、型１７の位置（アライメント状態）を調整する。そして、Ｓ２０５で型１７と型保持機構５の開口部Ｓとの干渉がないかを確認し、干渉しないと予測される場合、Ｓ２０６で型１７を型保持機構５へ搬入する。

変形例２によっても、変形例１と同様に、型１７の搬送中に型がずれてしまった場合、型１７の位置が再調整され、型がずれてしまったことによる装置停止を防ぐことができるため、装置稼働率が向上し、その結果、製品の生産性が向上する。

＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、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。本実施形態の物品製造方法は、基板上のインプリント材に上記インプリント装置を用いてパターンを形成する第１工程と、この第１工程でパターンが形成された基板を加工（処理）する第２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。

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、インプリント用の型等が挙げられる。

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１１（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１１（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１１（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚ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を介して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１１（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１１（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１１（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。

１：インプリント装置、５：型保持部、９：型計測部、１１：基板保持部、１５：基板、１７：型、２０：制御部、２４：型ＰＡ部、２８：型搬送部

Claims (13)

1. 型を用いて基板の上のインプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
   型を搬送する搬送部と、
   前記搬送部によって搬送された前記型の上部を引きつけて前記型を保持する型保持部と、
   前記型保持部により保持された前記型の周囲を取り囲むように配置された複数の加圧部を用いて前記型の側面に力を加えて前記型を変形させる変形機構と、
   前記型の位置を計測する計測部と、
   制御部と、
   を有し、
   前記搬送部は、前記複数の加圧部によって形成される開口部を通して前記型を前記型保持部に搬送するように構成され、
   前記制御部は、前記搬送部により前記型が第１位置から前記開口部の下方で該型保持部と対向する第２位置まで搬送された状態で、前記開口部内に搬送される前に前記計測部により前記開口部に対する前記型の位置の計測を行い、該計測の結果に基づいて前記搬送部を制御する
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記計測の結果に基づいて前記型が前記開口部と干渉すると予測される場合、前記搬送部による搬送を停止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. 前記第１位置において前記型のプリアライメント状態を調整する調整部を有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。
4. 前記制御部は、前記計測の結果に基づいて前記型が前記開口部と干渉すると予測される場合、前記搬送部により前記型を前記第１位置に戻し、前記調整部に前記プリアライメント状態を再調整させることを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
5. 前記制御部は、前記計測の結果に基づいて前記型が前記開口部と干渉しないと予測されるまで前記調整部による前記プリアライメント状態の再調整が行われるよう、前記搬送部に前記第１位置と前記第２位置との間で前記型の搬送を繰り返させ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. 前記制御部は、前記計測の結果に基づいて前記型が前記開口部と干渉しないと予測されるように、前記第２位置において前記搬送部を制御して前記型のアライメント状態を調整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. 前記型は、パターンが形成されたメサ部を有し、
   前記計測部は、前記第２位置に搬送された前記型の前記メサ部を視野に収めて撮像する撮像部を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記制御部は、前記撮像部により撮像された前記メサ部の像に基づいて、前記メサ部が所定の安全領域の中に位置している場合に、前記型が前記開口部と干渉しないと予測することを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
9. 前記安全領域は、過去に前記型が前記開口部と干渉することなく前記開口部を通して前記型保持部に搬送された時の前記撮像部により撮像された前記メサ部の像に基づいて決定されたものであることを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置。
10. 前記決定された安全領域の情報と、該安全領域が決定された時に使用されていた型の識別情報とが関連付けられたデータを記憶する記憶部を有し、
    前記制御部は、前記データから現在使用中の型に対応する安全領域を特定する
    ことを特徴とする請求項９に記載のインプリント装置。
11. 前記型保持部と、前記型保持部により保持された前記型とで囲まれる前記型の上部の空間を密閉空間とする光透過部材を有し、
    前記撮像部は、前記光透過部材を介して前記メサ部を撮像する位置に配置されている
    ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のインプリント装置。
12. 前記撮像部は、前記型と前記インプリント材との接触状態を観察するためにも使用されることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のインプリント装置。
13. 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基板にパターンを形成する第１工程と、
    前記第１工程でパターンが形成された前記基板を加工する第２工程と、
    を有し、
    前記第２工程で加工された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。

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