JP2019165091A - インプリント装置、および、物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モールドの側面に力を加えることによってモールドのパターン部を変形させるインプリント装置における重ね合わせ誤差の低減に有利な技術を提供する。【解決手段】インプリント装置は、部材の上のインプリント材とモールドのパターン部とを接触させた状態で前記インプリント材を硬化させることによって前記部材の上にパターンを形成する。インプリント装置は、前記モールドの側面に力を加えることによって前記パターン部を変形させる変形機構と、前記モールドの面のうち前記パターン部が設けられた面とは反対側の面である裏面に加えられる力を調整することによって前記パターン部の撓みを調整する調整部と、を備え、前記変形機構によって前記側面に加えられる力に応じて前記調整部によって前記裏面に加えられる力が調整される。【選択図】図４

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。

基板の上のインプリント材とモールド（型）のパターン部とを接触させた状態でインプリント材を硬化させることによって基板の上にパターンを形成するインプリント装置が注目されている。特許文献１には、モールドの側面に力を加えることによってモールドを変形させ、これによってモールドのパターン部を変形させることが記載されている。このような技術は、基板が有するパターンとモールドのパターン（基板の上に転写されるパターン）との重ね合わせ誤差を低減させるために有利である。特許文献２には、基板の上のインプリント材とモールドのパターンとを接触させる際に、モールドの裏面側（パターンが設けられた面の反対側）の空間の圧力を上げることにより、モールドを基板に向かって凸形状に撓ませることが記載されている。このような技術は、モールドのパターンを構成する凹部にインプリント材を速やかに充填するために有利である。

特開２０１７−１４７４１４号公報 特開２０１２−９４８１８号公報

モールドの側面に力を加えることによってモールドのパターン部を変形させる技術において、パターン部の変形可能量を大きくしたいとの要求がある。パターン部の変形可能量が大きいことは、基板のショット領域とモールドのパターン部との形状差に対する許容量が大きいことを意味し、より量産への対応が容易になる。しかしながら、パターン部の変形可能量を大きくするためにモールドの側壁に加える力を大きくすると、モールドが撓みうる。モールドが撓むと、パターン部に目標とする圧縮力を与えることができないので、パターン部の形状を目標形状に変形させることが難しくなる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、モールドの側面に力を加えることによってモールドのパターン部を変形させるインプリント装置における重ね合わせ誤差の低減に有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、部材の上のインプリント材とモールドのパターン部とを接触させた状態で前記インプリント材を硬化させることによって前記部材の上にパターンを形成するインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、前記モールドの側面に力を加えることによって前記パターン部を変形させる変形機構と、前記モールドの面のうち前記パターン部が設けられた面とは反対側の面である裏面に加えられる力を調整することによって前記パターン部の撓みを調整する調整部と、を備え、前記変形機構によって前記側面に加えられる力に応じて前記調整部によって前記裏面に加えられる力が調整される。

本発明によれば、モールドの側面に力を加えることによってモールドのパターン部を変形させるインプリント装置における重ね合わせ誤差の低減に有利な技術が提供される。

本発明の第１実施形態のインプリント装置の構成を模式的に示す図。 モールド保持部およびモールド駆動機構、ならびに、それらの周辺の構成要素を模式的に示す図。 アライメント動作においてパターン部が平坦になるように圧力調整部によって圧力調整空間の圧力が調整された状態で変形機構によってモールドの側面に力が加えられたときのモールドの撓みの１つの例を模式的に示す図。 本発明の第１実施形態のアライメント動作において変形機構によるモールドの変形によって発生しうるモールドの撓みを低減する方法の１つの例を模式的に示す図。 アライメント動作においてパターン部が平坦になるように圧力調整部によって圧力調整空間の圧力が調整された状態で変形機構によってモールドの側面に力が加えられたときのモールドの撓みの他の例を模式的に示す図。 本発明の第１実施形態のアライメント動作において変形機構によるモールドの変形によって発生しうるモールドの撓みを低減する方法の他の例を模式的に示す図。 本発明の第２実施形態のインプリント装置の構成を模式的に示す図。 マスターモールド、マスターモールド保持部および変形機構ならびにブランクモールドおよびブランクモールド保持部と、それらの周辺の構成要素を模式的に示す図。 アライメント動作においてパターン部が平坦になるように圧力調整部によって圧力調整空間の圧力が調整された状態で変形機構によってモールドの側面に力が加えられたときのモールドの撓みの１つの例を模式的に示す図。 アライメント動作においてパターン部が平坦になるように圧力調整部によって圧力調整空間の圧力が調整された状態で変形機構によってモールドの側面に力が加えられたときのモールドの撓みの他の例を模式的に示す図。 物品の製造方法を例示する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。

図１には、本発明の第１実施形態のインプリント装置１００の構成が模式的に示されている。インプリント装置１００は、部材Ｓの上のインプリント材ＩＭとモールドＭのパターン部Ｐとを接触させた状態でインプリント材ＩＭを硬化させることによって部材Ｓの上にパターンを形成する。部材Ｓは、基板でありうる。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、基板は、下地基板の上に１または複数の層を有してもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスを含みうる。半導体デバイスの製造においては、部材Ｓとして、半導体材料を含む基板が使用されうる。部材Ｓは、あるいは、レプリカモールドを作製するためのブランクモールドであってもよい。

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、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。

本明細書および添付図面では、部材Ｓの表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な軸の周りの回転、Ｙ軸に平行な軸の周りの回転、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および／または姿勢を制御することを意味する。位置合わせ（アライメント）は、基板および型の少なくとも一方の位置および／または姿勢の制御を含みうる。

インプリント装置１００は、部材Ｓを保持するチャックを有する部材保持部１６と、ベース４１の上で部材保持部１６を駆動することによって部材Ｓを駆動する部材駆動機構４２とを備えうる。部材保持部１６は、例えば、真空吸引または静電吸引によって部材Ｓを保持するように構成されうる。部材駆動機構４２は、例えば、部材Ｓ（部材保持部１６）を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。部材駆動機構４２は、例えば、複数のリニアモータ等のアクチュエータを含みうる。部材駆動機構４２は、部材保持部１６を微駆動する微動機構と、微動機構を粗駆動する粗動機構とを含んでもよい。

インプリント装置１００は、モールドＭを保持するチャックを有するモールド保持部１１と、モールド保持部１１を駆動することによってモールドＭを駆動するモールド駆動機構１２とを備えうる。モールド保持部１１は、例えば、真空吸引または静電吸引によってモールドＭを保持するように構成されうる。モールド駆動機構１２は、モールドＭ（モールド保持部１１）を複数の軸（例えば、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。モールド駆動機構１２は、例えば、圧電素子、リニアモータ、エアシリンダ、および、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）の少なくとも１つを含みうる。

部材駆動機構４２および／またはモールド駆動機構１２は、部材ＳとモールドＭとの相対的な位置および相対的な回転の少なくも１つを変更する相対駆動機構を構成する。部材Ｓの上のインプリント材ＩＭとモールドＭのパターン部Ｐとの接触動作、および、硬化したインプリント材ＩＭとパターン部Ｐとの分離動作は、相対駆動機構によってなされうる。一例において、接触動作および分離動作は、モールド駆動機構１２によってなされうる。他の例において、接触動作および分離動作は、部材駆動機構４２によってなされうる。更に他の例において、接触動作および分離動作は、モールド駆動機構１２および部材駆動機構４２によってなされうる。

図２には、モールド保持部１１およびモールド駆動機構１２、ならびに、それらの周辺の構成要素が模式的に示されている。モールドＭは、部材Ｓ（の上のインプリント材ＩＭ）に転写すべきパターンを有するパターン部Ｐが設けられた表面（主面）ＦＳと、パターン部Ｐが設けられた表面ＦＳとは反対側の面である裏面ＢＳと、側面ＳＳとを含みうる。側面ＳＳは、表面ＦＳの外周端と裏面ＢＳの外周端とを接続する面である。裏面ＢＳは、周辺部ＢＳｐと、周辺部ＢＳｐの内側の中央部ＢＳｃとを含みうる。この例では、周辺部ＢＳｐの厚さ寸法は、中央部ＢＳｃの厚さ寸法より大きく、モールドＭは、中央部ＢＳｃが周辺部ＢＳｐよりも窪んだ形状を有する。周辺部ＢＳｐと中央部ＢＳｃとの境界は、例えば、円筒面等の柱面を構成しうる。中央部ＢＳｃと柱面とで一部が画定される空間は、キャビティ空間と呼ばれうる。キャビティ空間は、モールドＭの裏面ＢＳ、より詳しくは、裏面ＢＳの中央部ＢＳｃに圧力あるいは力を加えるために利用されうる。

モールド保持部１１のチャックＭＣＨは、モールドＭの裏面ＢＳの周辺部ＢＳｐを吸引することによってモールドＭを保持するように構成されうる。例えば、モールド保持部１１のチャックＭＣＨは、モールドＭの裏面ＢＳの周辺部ＢＳｐを真空吸引することによってモールドＭを保持するように構成されうる。モールド保持部１１は、モールドＭの裏面ＢＳの周辺部ＢＳｐを吸引する吸引力（保持力）を調整する吸引力調整部２１を含みうる。

インプリント装置１００は、モールドＭの面のうち側面ＳＳに力を加えることによってパターン部Ｐを変形させる変形機構９を備えうる。変形機構９は、モールドＭの側面ＳＳにおける互いに異なる位置に対してそれぞれ力を加える複数のアクチュエータ（加圧機構）を含みうる。該複数のアクチュエータは、例えば、圧電素子、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）、リニアモータ、エアシリンダの少なくとも１つを含みうる。該複数のアクチュエータの出力は、個別に制御されうる。

モールドＭがモールド保持部１１によって保持されることによって、モールドＭの裏面ＢＳの中央部ＢＳｃが面する圧力調整空間ＳＰが形成される。キャビティ空間は、圧力調整空間ＳＰの一部または全部を構成しうる。圧力調整空間ＳＰの少なくとも一部は、例えば、インプリント材ＩＭを硬化させるためのエネルギー（例えば、光エネルギー）を透過させる透過部材２３によって確定されうる。モールド保持部１１またはモールド駆動機構１２は、インプリント材ＩＭを硬化させるためのエネルギー通過させるための開口を有しうる。透過部材２３は、例えば、モールド保持部１１またはモールド駆動機構１２によって保持されうる。

インプリント装置１００は、圧力調整空間ＳＰの圧力を調整する圧力調整部２２を含みうる。圧力調整空間ＳＰの圧力を調整することは、モールドＭの裏面ＢＳの中央部ＢＳｃに加えられる力あるいは圧力を調整することを意味する。圧力調整空間ＳＰの圧力を調整することによって、モールドＭ（のパターン部Ｐ）の撓みを調整することができる。例えば、圧力調整空間ＳＰの圧力を外部空間（モールドＭの面のうち表面ＦＳが面する空間）の圧力より高い圧力に調整することにより、モールドＭ（のパターン部Ｐ）を部材Ｓの側に向かって凸形状に撓ませることができる。

モールドＭは、その側面ＳＳに変形機構９によって力が加えられることによっても、部材Ｓの側に向かって凸形状、または、部材Ｓの側に向かって凹形状に撓みうる。このような撓みは、モールド保持部１１のチャックＭＣＨがモールドＭの裏面ＢＳの周辺部ＢＳｐに与える吸引力を調整することによっても調整あるいは矯正されうる。したがって、圧力調整部２２および吸引力調整部２１の少なくとも一方、または双方は、モールドＭの裏面ＢＳに加えられる力を調整することによってモールドＭのパターン部Ｐの撓みを調整する調整部２０として機能しうる。

インプリント装置１００は、その他、硬化部２、ディスペンサ５、計測器３１および制御部５１を備えうる。硬化部２は、部材Ｓの上のインプリント材ＩＭとモールドＭのパターン部Ｐとが接触し、パターン部Ｐの凹部にイプリント材ＩＭが十分に充填された状態でインプリント材ＩＭに硬化用のエネルギーを照射する。これにより、インプリント材ＩＭが硬化し、インプリント材ＩＭの硬化物からなるパターン（モールドＭのパターン部Ｐのパターンが転写されたパターン）が形成される。インプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンが形成された後、前述の相対駆動機構によって、該硬化物からなるパターンとモールドＭのパターン部Ｐとが分離される。

ディスペンサ５は、部材Ｓのショット領域（パターン形成領域）にインプリント材ＩＭを供給あるいは配置する。インプリント装置１００は、ディスペンサ５を備えなくてもよく、その場合、外部装置においてインプリント材ＩＭが配置された部材Ｓがインプリント装置１００に供給されうる。計測器３１（アライメントスコープ）は、部材Ｓのショット領域が有するアライメントマークとモールドＭのパターン部Ｐが有するアライメントマークとの相対位置を検出する。これにより、部材Ｓのショット領域とモールドＭのパターン部Ｐとの重ね合わせ誤差（相対的な位置および回転ならびに相対的な形状差）が検出することができる。

制御部５１は、部材駆動機構４２、モールド駆動機構１２、変形機構９、吸引力調整部２１圧力調整部２２、硬化部２、ディスペンサ５および計測器３１を制御しうる。制御部５１は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。

ここで、インプリント装置１００によるパターン形成処理を例示的に説明する。このパターン形成処理は、制御部５１によって制御される。まず、ディスペンサ５によって部材Ｓのショット領域にインプリント材ＩＭが配置されうる。次いで、ショット領域がパターン部Ｐの直下に位置するように部材Ｓが部材駆動機構４２によって位置決めされうる。次いで、モールドＭが部材Ｓの側に向かって凸形状になるように圧力調整部２２によって圧力調整空間ＳＰの圧力が調整されうる。そして、モールド駆動機構１２および／または部材駆動機構４２によって、部材Ｓの上のインプリント材ＩＭとパターン部Ｐとが接触させられうる。この状態で、圧力調整部２２が圧力調整空間ＳＰの圧力を徐々に低下させながらモールドＭ（のパターン部Ｐ）が徐々に平坦に戻される。これにより、部材Ｍのショット領域の上のインプリント材ＩＭとパターン部Ｐとの接触領域が徐々に拡大しつつ、パターン部Ｐの凹部にインプリント材ＩＭが充填される。

その後、または、接触領域の拡大と並行して、計測器３１を使って部材Ｓのショット領域とモールドＭのパターン部との重ね合わせ誤差が検出される。そして、重ね合わせ誤差に基づいて、重ね合わせ誤差が低減されるように、部材駆動機構４２およびモールド駆動機構１２によって部材ＳとモールドＭとが相対駆動される。また、重ね合わせ誤差が低減されるように、変形機構９によってモールドＭのパターン部Ｐが変形される。変形機構９によるモールドＭのパターン部Ｐの変形は、例えば、インプリント材ＩＭとパターン部Ｐとの接触前に開始されてもよい。あるいは、変形機構９によるモールドＭのパターン部Ｐの変形は、例えば、インプリント材ＩＭとパターン部Ｐとの接触後、ショット領域の全域においてインプリント材ＩＭとパターン部Ｐとが接触する前に開始されてもよい。以下では、重ね合わせ誤差を低減するためになされる部材駆動機構４２およびモールド駆動機構１２による部材ＳとモールドＭとの相対駆動および変形機構９によるパターンＰの変形をアライメント動作と呼ぶ。

アライメント動作において、パターン部Ｐが平坦になるように圧力調整部２２によって圧力調整空間ＳＰの圧力が調整された状態で変形機構９によってモールドＭの側面Ｓに力が加えられると、モールドＭが撓みうる。そこで、本実施形態では、変形機構９によってモールドＭの側面Ｓに加えられる力に応じて、調整部２０によってモールドＭの裏面ＢＳに加えられる力が調整されうる。調整部２０によってモールドＭの裏面ＢＳに加えられる力の調整は、変形機構９によってモールドＭの側面ＳＳに加えられる力によるパターン部Ｐの撓みが低減されるようになされうる。

以上の工程を経て重ね合わせ誤差が許容範囲に収まった後、硬化部２によってインプリント材ＩＭに硬化用のエネルギーが照射され、インプリント材ＩＭが硬化する。その後、モールド駆動機構１２および／または部材駆動機構４２によって、部材Ｓの上の硬化したインプリント材ＩＭとパターン部Ｐとが分離される。

図３には、アライメント動作においてパターン部Ｐが平坦になるように圧力調整部２２によって圧力調整空間ＳＰの圧力が調整された状態で変形機構９によってモールドＭの側面Ｓに力が加えられたときのモールドＭの撓みの１つの例が模式的に示されている。変形機構９がモールドＭの側面ＳＳに力を加えて側面ＳＳに変位Δｄを与えたときに、モールドＭ（のパターン部Ｐ）に撓みΔｐが発生しうる。撓みΔｐは、変形機構９がモールドＭの側面ＳＳに力を加えた状態におけるパターン部Ｐの表面の位置（Ｚ方向位置）と変形機構９がモールドＭの側面ＳＳに力を加えていない状態におけるパターン部Ｐの表面の位置（Ｚ方向位置）との差分として評価されうる。撓みΔｐが発生すると、パターン部Ｐに対して、意図した変形（歪）を与えることができない。

図４には、本発明の第１実施形態のアライメント動作において変形機構９によるモールドＭの変形によって発生しうるモールドＭの撓みを低減する方法の１つの例が模式的に示されている。パターン部Ｐが平坦になるように圧力調整部２２によって圧力調整空間ＳＰの圧力が調整された状態で変形機構９によってモールドＭの側面Ｓに力が加えられると、上記のように、撓みΔｐが発生しうる。そこで、図４に示される例では、制御部５１は、変形機構９によってモールドＭの側面Ｓに加えられる力に応じて、調整部２０の圧力調整部２２によってモールドＭの裏面ＢＳ（の中央部ＢＳｃ）に加えられる力（圧力）を調整するように構成されうる。圧力調整部２２によってモールドＭの裏面ＢＳに加えられる力（圧力）の調整は、変形機構９によってモールドＭの側面ＳＳに加えられる力によるパターン部Ｐの撓みΔｐが低減されるようになされうる。変形機構９によってモールドＭの側面ＳＳに加えられる力によってモールドＭが部材Ｓの側に向かって凸形状になるように撓むことは、調整部２０の圧力調整部２２によって中央部ＢＳｃに加えられる力を低下させることよって低減されうる。

制御部５１は、例えば、変形機構９によってモールドＭの側面ＳＳに加えられる力Ｆと当該力Ｆによるパターン部Ｐの撓みΔｐとの関係を示す情報に基づいて、パターン部Ｐの撓みΔｐが低減されるように調整部２０の圧力調整部２２を制御しうる。この情報は、例えば、Δｐ＝ｆ１（Ｆ）という関数で与えられうる。より具体的には、変形機構９がｎ個のアクチュエータを有し、ｎ個のアクチュエータがモールドＭの側面ＳＳに加える力をＦ１〜Ｆｎとすれば、Δｐは、Δｐ＝ｆ２（Ｆ１，Ｆ２，・・・・，Ｆｎ）という関数で与えられうる。この関数は、実験またはシミュレーションによって決定されうる。

また、撓みΔｐを低減するために圧力調整部２２によってモールドＭの裏面ＢＳに加えられる力を圧力調整空間ＳＰの圧力Ｐｓｐで制御する場合、圧力Ｐｓｐは、Ｐｓｐ＝ｆ３（Δｐ）という関数で与えられうる。この関数は、実験またはシミュレーションによって決定されうる。

制御部５１は、計測器３１による計測結果（アライメント誤差）に基づいて、パターン部Ｐの撓みが低減されるように、調整部２０の圧力調整部２２によってモールドＭの裏面ＢＳ（中央部ＢＳｃ）に加えられる力（圧力）を調整してもよい。ここで、計測器３１は、パターン部Ｐの厚さ方向（Ｚ方向）に直交する方向（Ｘ方向、Ｙ方向）におけるパターン部Ｐの歪みを、例えば、モールドＭに設けられたアライメントマークの目標位置からのシフト量（Δｘ、Δｙ）として計測しうる。あるいは、計測器３１は、Ｘ方向、Ｙ方向におけるパターン部Ｐの歪みを、例えば、モールドＭに設けられたアライメントマークと部材Ｓに設けられたアライメントマークとの相対位置（Δｘ、Δｙ）として計測しうる。

図５には、アライメント動作においてパターン部Ｐが平坦になるように圧力調整部２２によって圧力調整空間ＳＰの圧力が調整された状態で変形機構９によってモールドＭの側面Ｓに力が加えられたときのモールドＭの撓みの他の例が模式的に示されている。変形機構９がモールドＭの側面ＳＳに力を加えて側面ＳＳに変位Δｄを与えたときに、モールドＭ（のパターン部Ｐ）に撓みΔｐが発生しうる。図５に示された例では、撓みΔＰは、モールド保持部１１の保持面（モールドＭと接触する面）からのモールドＭの裏面ＢＳの周辺部ＢＳｐ（モールド保持部１１のモールドチャックＭＣＨによって吸引される面）の浮き上がりを伴って発生している。撓みΔｐは、変形機構９がモールドＭの側面ＳＳに力を加えた状態におけるパターン部Ｐの表面の位置（Ｚ方向位置）と変形機構９がモールドＭの側面ＳＳに力を加えていない状態におけるパターン部Ｐの表面の位置（Ｚ方向位置）との差分として評価されうる。図５に示された例では、図３に示された例よりも大きな撓みΔｐが発生しうる。撓みΔｐが発生すると、パターン部Ｐに対して、意図した変形（歪）を与えることができない。

図６には、本発明の第１実施形態のアライメント動作において変形機構９によるモールドＭの変形によって発生しうるモールドＭの撓みを低減する方法の他の例が模式的に示されている。パターン部Ｐが平坦になるように圧力調整部２２によって圧力調整空間ＳＰの圧力が調整された状態で変形機構９によってモールドＭの側面Ｓに力が加えられると、上記のように、撓みΔｐが発生しうる。そこで、図６に示される例では、制御部５１は、変形機構９によってモールドＭの側面Ｓに加えられる力に応じて、調整部２０の吸引力調整部２１によってモールドＭの裏面ＢＳ（の周辺部ＢＳｐ）に加えられる力を調整するように構成されうる。吸引力調整部２１によってモールドＭの裏面ＢＳに加えられる力の調整は、変形機構９によってモールドＭの側面ＳＳに加えられる力によるパターン部Ｐの撓みΔｐが低減されるようになされうる。変形機構９によってモールドＭの側面ＳＳに加えられる力によってモールドＭが部材Ｓの側に向かって凸形状になるように撓むことは、調整部２０の吸引力調整部２１によって周辺部ＢＳｐが吸引される力を増加させることによって低減されうる。

制御部５１は、例えば、変形機構９によってモールドＭの側面ＳＳに加えられる力Ｆと当該力Ｆによるパターン部Ｐの撓みΔｐとの関係を示す情報に基づいて、パターン部Ｐの撓みΔｐが低減されるように調整部２０の吸引力調整部２１を制御しうる。この情報は、前述のように、例えば、Δｐ＝ｆ１（Ｆ）という関数で与えられうる。より具体的には、変形機構９がｎ個のアクチュエータを有し、ｎ個のアクチュエータがモールドＭの側面ＳＳに加える力をＦ１〜Ｆｎとすれば、Δｐは、Δｐ＝ｆ２（Ｆ１，Ｆ２，・・・・，Ｆｎ）という関数で与えられうる。この関数は、実験またはシミュレーションによって決定されうる。

また、撓みΔｐを低減するために吸引力調整部２１によってモールドＭの裏面ＢＳに加えられる力を吸引力を発生させるための圧力Ｐｃｈで制御する場合、圧力Ｐｃｈは、Ｐｃｈ＝ｆ４（Δｐ）という関数で与えられうる。この関数は、実験またはシミュレーションによって決定されうる。

制御部５１は、計測器３１による計測結果（アライメント誤差）に基づいて、パターン部の撓みΔｐが低減されるように、調整部２０の吸引力調整部２１によってモールドＭの裏面ＢＳ（周辺部ＢＳｐ）に加えられる吸引力を調整してもよい。前述のように、計測器３１は、パターン部Ｐの厚さ方向（Ｚ方向）に直交する方向（Ｘ方向、Ｙ方向）におけるパターン部Ｐの歪みを、例えば、モールドＭに設けられたアライメントマークの目標位置からのシフト量（Δｘ、Δｙ）として計測しうる。あるいは、計測器３１は、Ｘ方向、Ｙ方向におけるパターン部Ｐの歪みを、例えば、モールドＭに設けられたアライメントマークと部材Ｓに設けられたアライメントマークとの相対位置（Δｘ、Δｙ）として計測しうる。

更に、制御部５１は、圧力調整部２２および吸引力調整部２１の双方を制御することによって、変形機構９によってモールドＭの側面ＳＳに加えられる力によるパターン部Ｐの撓みΔｐを低減してもよい。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図７には、本発明の第２実施形態のインプリント装置１０１の構成が模式的に示されている。第２実施形態のインプリント装置１０１は、モールドＭをマスターモールドとして、マスターモールドのレプリカであるレプリカモールドを製造するように構成されている。第２実施形態のインプリント装置１０１は、第１実施形態のインプリント装置１００の部材保持部１６が、レプリカモールドを製造するためのブランクモールドＢＭを保持するブランクモールド保持部１６’として具体化された例として理解されうる。ブランクモールドＢＭの上のインプリント材ＩＭとモールド（マスターモールド）Ｍのパターン部Ｐとを接触させた状態でインプリント材ＩＭを硬化させることによってブランクモールドＢＭの上にモールドＭのパターンが転写されたパターンが形成される。これにより、レプリカモールドが得られる。

図８に例示されるように、ブランクモールドＢＭは、マスターモールドのパターンが転写されるパターン部Ｐ２を有する表面（主面）ＦＳ２と、表面ＦＳ２とは反対側の面である裏面ＢＳ２と、側面ＳＳ２とを含みうる。側面ＳＳ２は、表面ＦＳ２の外周端と裏面ＢＳ２の外周端とを接続する面である。裏面ＢＳ２は、周辺部ＢＳ２ｐと、周辺部ＢＳ２ｐの内側の中央部ＢＳ２ｃとを含みうる。この例では、周辺部ＢＳ２ｐの厚さ寸法は、中央部ＢＳ２ｃの厚さ寸法より大きく、ブランクモールドＢＭは、中央部ＢＳ２ｃが周辺部ＢＳ２ｐよりも窪んだ形状を有する。周辺部ＢＳ２ｐと中央部ＢＳ２ｃとの境界は、例えば、円筒面等の柱面を構成しうる。中央部ＢＳ２ｃと柱面とで一部が画定される空間は、キャビティ空間と飛ばれうる。キャビティ空間は、ブランクモールドＢＭの裏面ＢＳ２、より詳しくは、中央部ＢＳ２ｃに圧力あるいは力を加えるために利用されうる。また、レプリカモールドとして使用される際は、キャビティ空間は、第１実施形態で説明されたモールドＭにおけるキャビティ空間として利用されうる。

ブランクモールド保持部１６’のチャックＭＣＨ２は、ブランクモールドＢＭの裏面ＢＳ２の周辺部ＢＳ２ｐを吸引することによってブランクモールドＢＭを保持するように構成されうる。例えば、ブランクモールド保持部１６’のチャックＭＣＨ２は、ブランクモールドＢＭの裏面ＢＳ２の周辺部ＢＳ２ｐを真空吸引することによってブランクモールドＢＭを保持するように構成されうる。ブランクモールド保持部１６’は、ブランクモールドＢＭの裏面ＢＳ２の周辺部ＢＳｐ２を吸引する吸引力（保持力）を調整する吸引力調整部２５を含みうる。

ブランクモールドＢＭがブランクモールド保持部１６’によって保持されることによって、ブランクモールドＢＭの裏面ＢＳ２の中央部ＢＳ２ｃが面するように圧力調整空間ＳＰ２が形成される。インプリント装置１０１は、圧力調整空間ＳＰ２の圧力を調整する圧力調整部２６を含みうる。圧力調整空間ＳＰ２の圧力を調整することは、ブランクモールドＢＭの裏面ＢＳ２の中央部ＢＳ２ｃに加えられる力あるいは圧力を調整することを意味する。圧力調整空間ＳＰ２の圧力を調整することによって、ブランクモールドＢＭの撓みを調整することができる。例えば、圧力調整空間ＳＰ２の圧力を外部空間（ブランクモールドＢＭの面のうち表面ＦＳ２が面する空間）の圧力より高い圧力に調整することにより、ブランクモールドＢＭをモールドＭの側に向かって凸形状に撓ませることができる。このような機能を利用して、圧力調整部２６は、ブランクモールドＢＭの撓みの調整を介して、モールドＭの撓みを調整あるいは矯正することができる。

また、モールドＭの撓みは、ブランクモールド保持部１６’のチャックＭＣＨ２がブランクモールドＢＭの裏面ＢＳ２の周辺部ＢＳ２ｐに与える吸引力を調整することによっても調整あるいは矯正されうる。例えば、モールドＭがブランクモールドＢＭに向かって凸形状であり、ブランクモールドＢＭがモールドＭに向かって凹形状である場合、ブランクモールドＢＭの裏面ＢＳ２の周辺部ＢＳ２ｐがブランクモールド保持部１６’の保持面から浮き上がりうる。この場合、チャックＭＣＨ２がブランクモールドＢＭの裏面ＢＳ２の周辺部ＢＳ２ｐを吸引する力を強くすることによって、ブランクモールドＢＭの撓みを低減し、これによってモールドＭの撓みを低減することができる。よって、圧力調整部２６および吸引力調整部２５の少なくとも一方、または双方は、ブランクモールドＢＭの裏面ＢＳ２に加えられる力を調整することによってモールドＭのパターン部Ｐの撓みを調整する第２調整部２９として機能しうる。

変形機構９によってモールドＭの側面ＳＳに加えられる力に応じて第１調整部２０によってモールドＭの第１裏面ＢＳに加えられる力および第２調整部２９によってブランクモールＢＭドの裏面である第２裏面ＢＳ２に加えられる力の少なくとも一方が調整される。第１調整部２０によって第１裏面ＢＳに加えられる力および第２調整部２９によって第２裏面ＢＳ２に加えられる力の少なくとも一方は、ブランクモールドＢＭに形成されるパターンの歪みが低減されるようになされうる。ここで、ブランクモールドＢＭに形成されるパターンの歪は、変形機構９が側面ＳＳに加える力によるパターン部Ｐの撓みによってパターン部Ｐが目標通りに変形しないことによる歪を含みうる。

図９には、アライメント動作においてパターン部Ｐが平坦になるように圧力調整部２２によって圧力調整空間ＳＰの圧力が調整された状態で変形機構９によってモールドＭの側面Ｓに力が加えられたときのモールドＭの撓みの１つの例が模式的に示されている。変形機構９がモールドＭの側面ＳＳに力を加えて側面ＳＳに変位を与えたときに、モールドＭに撓みが発生しうる。この撓みは、変形機構９がモールドＭの側面ＳＳに力を加えた状態におけるパターン部Ｐの表面の位置（Ｚ方向位置）と変形機構９がモールドＭの側面ＳＳに力を加えていない状態におけるパターン部Ｐの表面の位置（Ｚ方向位置）との差分として評価されうる。撓みが発生すると、パターン部Ｐに対して、意図した変形（歪）を与えることができない。

図１０には、本実施形態のアライメント動作において変形機構９によるモールドＭの変形によって発生しうるモールドＭの撓みを低減する方法の１つの例が模式的に示されている。パターン部Ｐが平坦になるように圧力調整部２２によって圧力調整空間ＳＰの圧力が調整された状態で変形機構９によってモールドＭの側面Ｓに力が加えられると、上記のように、パターン部Ｐに撓みが発生しうる。そこで、図１０に示される例では、制御部５１は、変形機構９によってモールドＭの側面Ｓに加えられる力に応じて、第１調整部２０および第２調整部２９の少なくとも１つを用いてモールドＭ（のパターン部Ｐ）の撓みを調整する。

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、インプリント装置によって基板にパターンを形成し、該パターンが形成された基板を処理し、該処理が行われた基板から物品を製造する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ウエハ等の基板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（モールド）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、型の凸部が硬化物の凹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マスク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。

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ず、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。

１００：インプリント装置、１０１：インプリント装置、Ｓ：部材、Ｍ：モールド、Ｐ：パターン部、９：変形機構、２０：調整部、２１：吸引力調整部、２２：圧力調整部、５１：制御部、ＢＳ：裏面、ＳＰ：圧力調整空間、ＩＭ：インプリント材

Claims (14)

1. 部材の上のインプリント材とモールドのパターン部とを接触させた状態で前記インプリント材を硬化させることによって前記部材の上にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記モールドの側面に力を加えることによって前記パターン部を変形させる変形機構と、
   前記モールドの面のうち前記パターン部が設けられた面とは反対側の面である裏面に加えられる力を調整することによって前記パターン部の撓みを調整する調整部と、を備え、
   前記変形機構によって前記側面に加えられる力に応じて前記調整部によって前記裏面に加えられる力が調整される、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記調整部によって前記裏面に加えられる力の調整は、前記変形機構によって前記側面に加えられる力による前記パターン部の撓みが低減されるようになされる、
   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. 前記調整部を制御する制御部を更に備え、
   前記制御部は、前記変形機構によって前記側面に加えられる力と当該力による前記パターン部の撓みとの関係を示す情報に基づいて、前記パターン部の撓みが低減されるように前記調整部を制御する、
   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. 前記パターン部の厚さ方向に直交する方向における前記パターン部の歪みを計測する計測器を更に備え、
   前記調整部によって前記裏面に加えられる力の調整は、前記計測器による計測結果に基づいて、前記パターン部の撓みが低減されるようになされる、
   ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
5. 前記モールドの前記裏面は、周辺部と、前記周辺部の内側の中央部と、を有し、
   前記調整部は、前記周辺部を吸引することによって前記モールドを保持する力、および、前記中央部に加えられる力の少なくとも一方を制御することによって前記パターン部の撓みを調整する、
   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装置。
6. 前記モールドの前記裏面は、周辺部と、前記周辺部の内側の中央部と、を有し、
   前記調整部は、前記中央部に加えられる力を制御することによって前記パターン部の撓みを調整し、
   前記変形機構によって前記側面に加えられる力によって前記モールドが前記部材の側に向かって凸形状になるように撓むことは、前記調整部によって前記中央部に加えられる力を低下させることよって低減される、
   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装置。
7. 前記モールドの前記裏面は、周辺部と、前記周辺部の内側の中央部と、を有し、
   前記調整部は、前記モールドを保持するために前記周辺部が吸引される力を制御することによって前記パターン部の撓みを調整し、
   前記変形機構によって前記側面に加えられる力によって前記モールドが前記部材の側に向かって凸形状になるように撓むことは、前記調整部によって前記周辺部が吸引される力を増加させることによって低減される、
   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装置。
8. 前記部材は、基板であり、
   前記インプリント装置は、前記基板を保持する保持部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記部材は、レプリカモールドを作製するためのブランクモールドであり、
   前記インプリント装置は、前記ブランクモールドを保持する保持部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記ブランクモールドの面のうち前記パターンが形成される面とは反対側の面である第２裏面に加えられる力を調整することによって前記ブランクモールドの撓みを調整する第２調整部を更に備え、
    前記変形機構によって前記側面に加えられる力に応じて前記第２調整部によって前記第２裏面に加えられる力が調整される、
    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. 前記第２調整部によって前記第２裏面に加えられる力の調整は、前記変形機構によって前記側面に加えられる力による前記パターン部の撓みによる、前記ブランクモールドに形成される前記パターンの歪みが低減されるようになされる、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のインプリント装置。
12. ブランクモールドの上のインプリント材とマスターモールドのパターン部とを接触させた状態で前記インプリント材を硬化させることによって前記ブランクモールドの上にパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記マスターモールドの側面に力を加えることによって前記パターン部を変形させる変形機構と、
    前記マスターモールドの面のうち前記パターン部が設けられた面とは反対側の面である第１裏面に加えられる力を調整することによって前記パターン部の撓みを調整する第１調整部と、
    前記ブランクモールドの面のうち前記パターンが形成される面とは反対側の面である第２裏面に加えられる力を調整することによって前記ブランクモールドの撓みを調整する第２調整部と、を備え、
    前記変形機構によって前記側面に加えられる力に応じて前記第１調整部によって前記第１裏面に加えられる力および前記第２調整部によって前記第２裏面に加えられる力の少なくとも一方が調整される、
    ことを特徴とするインプリント装置。
13. 前記第１調整部によって前記第１裏面に加えられる力および前記第２調整部によって前記第２裏面に加えられる力の少なくとも一方は、前記変形機構が前記側面に加える力による前記パターン部の撓みによる、前記ブランクモールドに形成される前記パターンの歪みが低減されるようになされる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のインプリント装置。
14. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて部材の上にパターンを形成する工程と、
    前記工程において前記パターンが形成された部材の処理を行う工程と、
    を含み、前記処理が行われた前記部材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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