JP2021057416A - 処理装置、品製造方法および検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出部の表面に付着した液体を高い確度で検出するために有利な技術を提供する。【解決手段】処理装置は、互いに反対側の第１面Ｓ１および第２面Ｓ２を有する透明膜１５の前記第１面Ｓ１の側において液体８にエネルギーを加えることによって、前記透明膜１５に設けられた吐出口１４を通して液体８を前記第２面Ｓ２の側の空間に吐出させる吐出部と、基準面ＲＰと前記第１面Ｓ１との間の光学距離を計測するための計測器と、前記計測器を使って計測される前記光学距離の変化に基づいて、前記第２面Ｓ２に付着した液体８を検出するプロセッサと、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、処理装置、物品製造方法および検出方法に関する。

基板の上に硬化性組成物を配置し、硬化性組成物と型とを接触させ、その後に硬化性組成物を硬化させることよって基板の上に硬化性組成物の硬化物からなる膜を形成する膜形成装置がある。回路パターン等のパターンを有する型を使って基板の上にパターンを形成する膜形成装置は、インプリント装置と呼ばれる。平坦面を有する型を使って基板の上に平坦化膜を形成する膜形成装置は、平坦化装置と呼ばれる。

膜形成装置は、基板の上に硬化性組成物を配置するためのディスペンサを内蔵しうる。ディスペンサは、硬化性組成物を吐出する吐出部を有する。吐出部は、硬化性組成物を吐出する吐出口が開口した端面を有する。吐出口からの硬化性組成物の吐出を繰り返すと、端面には硬化性組成物が付着しうる。端面に硬化性組成物が付着すると、基板に供給される硬化性組成物の位置精度が低下したり、吐出不良を起こしたりしうる。

特許文献１には、吐出口が形成された吐出面を有する吐出部と、吐出面の高さを計測する計測部と、計測部によって得られた計測値に基づいてメンテナンス処理の実施を判断する処理部とを有する供給装置が記載されている。

特開２０１７−２２０６４３号公報

液体を吐出する吐出部の表面が透明膜の表面で構成される場合、計測部から計測のために射出された光は、端面に付着した液体の表面、透明膜の表面、透明膜の裏面等の様々な面で反射されて計測部に戻りうる。したがって、計測部から出力される情報は、光が反射された面の高さを示す複数のピークを有し、いずれのピークが液体の表面または透明膜の表面の高さを示しているのかを判別しにくい。そのため、吐出部の表面に付着した液体を正しく検出することができない可能性がある。

本発明は、吐出部の表面に付着した液体を高い確度で検出するため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、処理装置に係り、前記処理装置は、互いに反対側の第１面および第２面を有する透明膜の前記第１面の側において液体にエネルギーを加えることによって、前記透明膜に設けられた吐出口を通して液体を前記第２面の側の空間に吐出させる吐出部と、基準面と前記第１面との間の光学距離を計測するための計測器と、前記計測器を使って計測される前記光学距離の変化に基づいて、前記第２面に付着した液体を検出するプロセッサと、を備える。

本発明によれば、吐出部の表面に付着した液体を高い確度で検出するために有利な技術が提供される。

本発明の一実施形態のインプリント装置の構成を模式的に示す図。 吐出部の構成を模式的に示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）。 計測器から射出される光の光路を示す図。 吐出部の構成を模式的に示す図。 吐出部の透明膜の第２面（表面）のメンテナンス処理の実行を制御する処理を示すフローチャート。 複数のピークから光学距離Ｌｗｅｔを示すピークを決定あるいは選択する方法を説明するための図。 計測器の応用例を示す図。 課題を説明するための図。 課題を説明するための図。 物品製造方法を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

本発明は、吐出部と、計測器と、プロセッサとを備える処理装置を提供しうる。該吐出部は、互いに反対側の第１面および第２面を有する透明膜の該第１面の側において液体にエネルギーを加えることによって、該透明膜に設けられた吐出口を通して液体を該第２面の側の空間に吐出させうる。該計測器は、基準面と該第１面との間の光学距離を計測するために使用されうる。該プロセッサは、該計測器を使って計測される光学距離の変化に基づいて、該第２面に付着した液体を検出しうる。あるいは、該プロセッサは、該計測器を使って計測される光学距離の変化に基づいて該第２面に付着した液体を検出する検出方法を実行あるいは制御しうる。該処理装置は、例えば、基板等の物品の上に液体を供給する供給装置として、または、基板の上に膜を形成する膜形成装置として構成されうる。該供給装置は、半導体デバイスまたは表示デバイス等のデバイスの製造のための製造装置（例えば、塗布装置）、紙等の媒体に画像を記録するプリンタとして構成されうる。該膜形成装置は、基板の上に硬化性組成物の液体を配置し、該液体と型とを接触させ、その後に該液体を硬化させることよって該基板の上に該液体の硬化物からなる膜を形成しうる。該膜形成装置は、インプリント装置または平坦化装置でありうる。

以下では、本発明に係る処理装置がインプリント装置に適用された例を説明するが、これは該処理装置の適用範囲を限定するものではなく、上記の例示に代表される種々の装置に適用されうる。図１には、本発明の一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、半導体デバイス等の物品の製造に用いられうる。インプリント装置１００は、基板４の上にインプリント材８を配置し、インプリント材８と型１とを接触させ、インプリント材８を硬化させ、その後、インプリント材８の硬化物から型１を分離させる。これにより、基板４の上には、型１のパターンが転写されたインプリント材８の硬化物からなるパターンあるいは膜が形成される。

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、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。また、インプリント材は、スピンコーターやスリットコーターによって基板上に膜状に供給されてもよい。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（Ｓｉ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、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、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。

本明細書および添付図面では、基板４の表面に平行な面あるいは水平面を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。アライメント（位置合わせ）は、基板４のショット領域と型１のパターン領域とのアライメント誤差（重ね合わせ誤差）が低減されるように基板４および型１の少なくとも一方の位置および／または姿勢を制御することを含みうる。また、アライメントは、基板４のショット領域および型１のパターン領域の少なくとも一方の形状を補正あるいは変更するための制御を含みうる。

インプリント装置１００は、例えば、硬化部７と、型駆動機構２と、基板保持部（基板ステージ）６と、基板駆動機構５と、吐出部（ディスペンサ）１１と、計測器１０と、制御部２２とを備えうる。ここで、一つの観点において、インプリント装置１００は、処理装置として把握可能である。他の観点において、吐出部１１、計測器１０および制御部（プロセッサ）２２で構成される装置も、処理装置として把握可能である。

硬化部７は、基板４の上にインプリント材８と型１とが接触した状態で、インプリント材８に硬化用のエネルギー９を照射することによってインプリント材８を硬化させる。硬化用のエネルギー９は、紫外線（例えば、ｉ線またはｇ線）等の光でありうる。硬化用のエネルギー９は、型１を通してインプリント材８に照射されうる。この場合、型１は、硬化用のエネルギー９を透過する材料で構成される。硬化用のエネルギー９は、例えば、熱エネルギーであってもよい。

型１は、例えば、ＸＹ平面に投影した形状が矩形でありうる。型１は、基板４に対向する面の中央部に微細な凹凸パターンを有しうる。型１は、硬化用のエネルギー９を透過させる材料、例えば石英等で構成されうる。型駆動機構２は、構造体３によって支持され、不図示であるが、型１を保持する型チャックと、型チャックを支持し駆動するアクチュエータとを含みうる。型チャックは、例えば、型１の裏面のうち周辺部を真空吸引力または静電力等によって引き付けることで型１を保持しうる。型チャックを駆動するアクチュエータは、基板４の上のインプリント材８と型１と接触させたり、硬化したインプリント材８から型１を分離させたりしうる。基板４の上のインプリント材８と型１と接触させたり、硬化したインプリント材８から型１を分離させたりする動作は、基板駆動機構５によってなされてもよい。型駆動機構２は、型１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。

基板保持部６は、基板を保持する。基板駆動機構５は、基板保持部６を駆動することによって基板４を駆動する。基板駆動機構５は、基板４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。

吐出部１１は、構造体３によって支持され、基板４の指定された１または複数のショット領域（パターン形成領域）の上に、指定された配置パターンに従ってインプリント材８（液体）を配置しうる。図２（ａ）、（ｂ）は、吐出部１１の構成を模式的に示す斜視図、断面図である。吐出部１１は、インクジェット方式でインプリント材８を吐出しうる。吐出部１１は、１又は複数の吐出口１４が設けられた透明膜１５を有する。吐出部１１の表面を透明膜１５で構成することは、顕微鏡等を使って吐出部１１の内部（例えば、流路２０）を観察するために有利である。透明膜１５は、互いに反対側の第１面Ｓ１（裏面）および第２面Ｓ２（表面）を有する。第１面Ｓ１の側には、インプリント材８（液体）を供給する流路２０と、インプリント材８にエネルギーを加える駆動素子（例えば、ピエゾ素子）２１とが配置されうる。吐出部１１は、透明膜１５の第１面Ｓ１の側において駆動素子２１によってインプリント材８にエネルギーを加えることによって、透明膜１５に設けられた吐出口１４を通してインプリント材８を第２面Ｓ２の側の空間に吐出させうる。透明膜１５は、例えば、ポリイミドで構成されうる。インプリント材８には、基板４と型１との間の空間に充填される際には流動性を有し、硬化後は形状を維持する固体であるという性質が求められる。透明膜１５の周辺には、周辺部１６が配置されてもよい。周辺部１６は、非透明な下面を有しうる。周辺部１６の下面（表面）の高さは、透明膜１５の第２面Ｓ２（表面）の高さと同じであるか、第２面Ｓ２の高さより高いことが好ましい。不図示の圧力制御機構によって、流路２０の圧力は、若干の負圧、例えば−０．３ｋＰａから−１．０ｋＰａの範囲内に制御されうる。

計測器１０は、基準面ＲＰと第１面Ｓ１（裏面）との間の光学距離を計測するために使用される。計測器１０は、吐出部１１の透明膜１５の第１面Ｓ１に向けて光を照射し、第１面Ｓ１で反射された光を使って該光学距離を示す情報を生成し出力しうる。計測器１０は、例えば、分光干渉計でありうる。基準面ＲＰには、参照面が配置され、光射出部から射出された光の一部は、該基準面に照射され、該光の他の一部は第１面Ｓ１に向けて計測器１０から射出されうる。該基準面で反射された光と、第１面Ｓ１で反射された光は、計測器１０において干渉し、基準面ＰＲと第１面Ｓ１との間の光学距離を示す情報が生成される。

計測器１０は、透明膜１５に対向する位置に配置可能にインプリント装置１００に搭載されうる。一例において、計測器１０は、基板保持部６に搭載されうるが、計測器１０は、透明膜１５に対向する位置に搬送機構によって搬送されてもよい。制御部２２は、計測器１０から出力される情報に基づいて基準面ＰＲと第１面Ｓ１との間の光学距離を求める。制御部２２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又は専用のコンピュータ、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。制御部２２は、インプリント装置１００の筺体（不図示）の中に配置されてもよいし、外に配置されてもよい。

以下、インプリント装置１００によるパターン形成処理について説明する。パターン形成処理は、制御部２２によって制御される。まず、基板４が基板保持部６によって保持された後、基板４のショット領域（パターン形成領域）が吐出部１１に対して走査されるように基板駆動機構５によって基板４が駆動され、これに同期して吐出部１１からインプリント材８が吐出される。これによって、ショット領域にインプリント材８が配置される。次いで、インプリント材８が配置されたショット領域が型１に対向する位置に配置されるように基板駆動機構５によって基板４が駆動される。次いで、基板４と型１とが近接するように型駆動機構２および／または基板駆動機構５が駆動される。そして、不図示のアライメントスコープによって型１のアライメントマークと基板４のアライメントマークとの相対位置が検出され、この結果に基づいて基板４のショット領域と型１とが位置合わせされうる。次いで、基板４のショット領域の上のインプリント材８と型１とが接触するように型駆動機構２および／または基板駆動機構５が駆動されうる。また、アライメントスコープによって型１のアライメントマークと基板４のアライメントマークとの相対位置が検出され、この結果に基づいて基板４のショット領域と型１とが精密に位置合わせされうる。次いで、硬化部７によってショット領域の上のインプリント材８に硬化用のエネルギー９が照射され、これによりインプリント材８が硬化しうる。次いで、硬化したインプリント材８と型１とが分離されるように型駆動機構２および／または基板駆動機構５が駆動されうる。これにより、基板４のショット領域の上に、型１のパターンが転写されたインプリント材８の硬化物が残る。

基板４の上にインプリント材８を配置する工程を繰り返すと、インプリント材８が吐出部１１の透明膜１５の第２面Ｓ２（表面）に付着しうる。第２面Ｓ２へのインプリント材８の付着量が多くなると、吐出部１１の下に移動した基板４および／または基板保持部６に対してインプリント材８が付着しうる。これは、基板４に形成されるパターンに欠陥を生じさせたり、基板保持部６の汚染または故障を引き起こしたりしうる。そこで、制御部２２は、計測器１０を用いて吐出部１１の透明膜１５の第２面Ｓ２（表面）へのインプリント材８の付着を計測し、その結果に基づいてメンテナンス処理を実行しうる。メンテナンス処理は、例えば、透明膜１５の第２面（表面）に付着したインプリント材８の厚さが所定の閾値を超えたらメンテナンス処理を実行しうる。

ここで、吐出部１１の透明膜１５の第２面Ｓ２（表面）に付着したインプリント材８を検出する処理における課題を説明する。図３（ａ）〜（ｆ）には、計測器１０から射出される光のいくつかの光路が矢印で示されている。計測器１０から射出された光は、第２面Ｓ２、第１面Ｓ１、インプリント材８の表面等で反射されて計測器１０に戻る他、透明膜１５等で多重反射されて計測器１０に戻りうる。したがって、計測器１０を使って第２面Ｓ２へのインプリント材８の付着を検出するための候補となる多数の面が存在しうる。

更に、吐出部１１の透明膜１５の第２面Ｓ２は、マイクロメータオーダーでは平らでなく、例えば数μｍから数十μｍの範囲の凹凸を有しうる。また、透明膜１５の第２面Ｓ２に付着するインプリント材８の形状は、第２面Ｓ２の濡れ性、インプリント材８が第２面Ｓ２に付着するときの偏り、第２面Ｓ２の凹凸、吐出口１４との位置関係等の様々な要素の影響を受けうる。計測器１０から射出されインプリント材８に入射する光（ある断面積を有する光）には、インプリント材８の表面から垂直に反射するものもあれば、斜めに反射するものも存在する。また、インプリント材８の内部に進入する光の方向は、屈折率の差と入射角に依存する。更に、透明膜１５の第２面Ｓ２には凹凸があり、透明膜１５の第２面Ｓ２に達した光もまた、多様な角度で反射し、透過しうる。計測器１０には、このように様々な経路を経た光が、様々な光路長、角度、強度で戻ってくる。しかも、透明膜１５の第２面Ｓ２に付着したインプリント材８は液体であり、インプリント材８と雰囲気との境界は安定しない。そのため、計測器１０に戻ってくる光の強度は不安定であり、再現性にかける。つまり、繰り返して計測しても、インプリント材８の表面からの光の強度が強いときもあれば、透明膜１５の第２面Ｓ２からの光の強度が強いときもある。更に、透明膜１５の第１面Ｓ１で反射された光の強度が安定的に強いことが本発明者の実験によって明らかになった。

図８には、吐出部１１のＹＺ断面が模式的に示されている。透明膜１５の第２面Ｓ２は、図８に模式的に示されるような凹凸を有しうる。該凹凸の高低差は、例えば、数μｍから数十μｍでありうる。また、第２面Ｓ２には、インプリント材８が付着しうる。吐出口１４から吐出されたインプリント材８は、その一部が透明膜１５の第２面Ｓ２に付着しうる。また、インプリント材８は、吐出口１４から染み出して第２面Ｓ２に付着しうる。第２面Ｓ２に付着したインプリント材８は、第２面Ｓ２に沿って広がったり、局所的に集まってＺ軸マイナス方向に成長したりしうる。計測器１０は、このように凹凸（曲率）を有する透明膜１５の第２面Ｓ２、および、曲率、粒形および外形等が一様ではないインプリント材８で反射されて戻ってくる光を使って計測を行う。図８において、計測器１０から射出される光２３が模式的に示されている。光２３は、様々な高さを有する面で反射されることが分かる。

特許文献１は、図３（ｃ）に示されように計測される透明膜１５の第２面Ｓ２（表面）の高さと図３（ｄ）に示されるように計測されるインプリント材８の表面の高さとの差に基づいて第２面Ｓ２に付着したインプリント材８を検出するものであると理解される。しかし、第２面Ｓ２で反射された光とインプリント材８でから反射された光とを識別することは困難な場合がある。これについて図９を参照しながら説明する。

計測器１０としての分光干渉計では、距離を計測するための基準面ＰＲを有し、基準面ＰＲで反射された光と計測対象面で反射された光との干渉で形成される信号に基づいて基準面ＰＲと計測対象面との間の光学距離が求められる。図９において、Ｃは、図３（ｃ）のように透明膜１５の第２面Ｓ２で反射される光と基準面ＰＲで反射される光との干渉光のピークを示して、これは基準面ＲＰと第２面Ｓ２との間の光学距離を示している。図９において、Ｄは、図３（ｄ）のようにインプリント材８で反射される光と基準面ＰＲで反射される光との干渉光のピークを示していて、これは基準面ＲＰとインプリント材８の表面との間の光学距離を示している。

分光干渉計では、複数の反射面で反射された光が計測器１０に戻ってくると、それらが相互に干渉し、意図しない干渉光のピークも発生しうる。Ｇは、第２面Ｓ２で反射された光とインプリント材８の表面で反射された光との干渉光のピークであり、インプリント材８の厚さを示している。なお、図９には示されていないが、透明膜１５の厚さに相当する光のピークも検出されうる。

透明膜１５の第２面Ｓ２またはインプリント材８の表面の位置を計測器１０を使って計測する目的は、透明膜１５の第２面Ｓ２に付着したインプリント材８の量が増加し、基板４または基板保持部６とインプリント材８との接触することを防止するためである。したがって、第２面Ｓ２にインプリント材８が付着した場合に、そのインプリント材８の表面の位置を（基準面ＰＲからの光学距離）を正確に検出できればよい。

しかし、吐出部１１の吐出口１４から吐出されるインプリント材８を基板４上の目標位置に正確に供給するためには、吐出部１１の第２面Ｓ２と基板４との間隔は、数百μｍ程度、好ましくは１５０μｍから３００μｍの範囲に設定されるべきである。一例として、吐出部１１の第２面Ｓ２と基板４との間隔を２００μｍに設定した場合を考える。図９（ａ）は、吐出部１１の透明膜１５の第２面Ｓ２にインプリント材８が付着し、インプリント材８と基板４との間隔が１４０μｍまで近づいたとしたときの干渉光のピークＣ、Ｄ、Ｇの配置を例示している。

インプリント材８の屈折率を仮に１．５とする。ピークＤは、大気中のみを通過した光で形成される干渉光のピークであるので、屈折率を１とすると、基準面ＰＲとインプリント材８との光学距離の半分である１４０μｍの位置に形成される。ピークＧは、厚さが６０μｍで屈折率が１．５であるインプリント材８の光学距離に相当するので、６０μｍｘ２／（１．５−１）／２＝１２０μｍの位置に形成される。

ピークＣは、ピークＤからピークＧの光学距離だけ遠い２６０μｍの位置に形成される。狭い間隔において成長するインプリント材８の表面位置を計測しようとすると、最も近くに現れるピークがピークＤであるのか、ピークＧであるのかを判別することは、離散的な計測周期では難しい。更にインプリント材８の付着量が増加し、仮にその厚さが８０μｍとなった場合、ピークＧは、８０μｍｘ２／（１．５−１）／２＝１６０μｍとなり、図９（ｂ）に示されるように、ピークＤとピークＧの位置は逆転する。以上の説明から、吐出部１１の透明膜１５の第２面Ｓ２に付着したインプリント材８の厚さ（表面の位置）を計測することが如何に難しいかが理解されるであろう。

以下、図３（ａ）、（ｂ）を参照しながら上記の課題を解決するために有利な実施形態を説明する。本実施形態では、基準面ＲＰと透明膜１５の第１面Ｓ１との間の光学距離を計測器１０としての分光干渉計を使って計測する。図３（ａ）において、計測器１０から射出された光は、雰囲気（通常は空気）を通過した後に透明膜１５に入射し、透明膜１５の中を進んで透明膜１５の第１面Ｓ１に至り、第１面Ｓ１で反射されて再び透明膜１５の中を進み、更に雰囲気を通過して計測器１０に戻る。一方、参照光は、基準面ＰＲで反射される。第１面Ｓ１で反射されて計測器１０に戻った光と基準面ＰＲで反射された光との干渉光に基づいて基準面ＰＲと第１面Ｓ１との間の光学距離が計測される。

図３（ｂ）には、透明膜１５の第２面Ｓ１（表面）にインプリント材８が付着している状態が模式的に示されている。計測器１０から射出された光は、雰囲気を通過した後にインプリント材８に入射し、インプリント材８、透明膜１５中を進んで透明膜１５の第１面Ｓ１に至り、第１面Ｓ１で反射して再び透明膜１５、インプリント材８中を進み、雰囲気を通過して計測器１０に戻る。図３（ａ）の状態では、計測器１０から射出され計測器１０に戻る光の光路にインプリント材８が存在しないが、図３（ｂ）の状態では、該光路にインプリント材８が存在する。したがって、図３（ａ）の状態と図３（ｂ）の状態とでは、光学距離が異なって計測される。この光学距離の変化に基づいて、透明膜１５の第２面Ｓ２へのインプリント材８、そして、そのインプリント材８の厚さを検出することができる。したがって、制御部２２（プロセッサ）は、計測器１０を使って計測される光学距離の変化に基づいて、第２面Ｓ２に付着したインプリント材８を検出する。

ここで、図３（ａ）に示されるように、第２面Ｓ２にインプリント材８が付着していない状態における基準面ＲＰと透明膜１５の第１面Ｓ１との間の光学距離をＬとする。図３（ｂ）に示されるように、第２面Ｓ２にインプリント材８が付着している状態における基準面ＲＰと透明膜１５の第１面Ｓ１との間の光学距離をＬｗｅｔとする。雰囲気（空気）の屈折率をｎ１、インプリント材８の屈折率をｎ２とする。Ｚ軸方向におけるインプリント材８の厚さをｔとする。厚さｔは、式（１）で表される。

ｔ＝（Ｌｗｅｔ−Ｌ）／（ｎ２−ｎ１）／２ ・・・（１）
例えば、Ｌｗｅｔ＝４４０μｍ、Ｌ＝４１０μｍ、ｎ２＝１．５、ｎ１＝１とすると、式（１）より、インプリント材８の厚さは、ｔ＝（８８０−８２０）／（１．５−１）／２＝６０（μｍ）となる。

図４（ａ）には、吐出部１１の構成例が模式的に示されている。吐出部１１は、複数の吐出口１４を有し、複数の吐出口１４は、２つの列を構成するように配置されうる。図４（ｂ）には、計測器１０を使って計測される複数の計測箇所が格子によって示されている。複数の計測箇所は、格子に従うのではなく、任意に決定されてもよい。

図５には、吐出部１１の透明膜１５の第２面（表面）Ｓ２のメンテナンス処理の実行を制御する処理が示されている。この処理は、制御部２２（プロセッサ）によって制御される。工程Ｓ１１では、制御部２２は、予め計測し不図示のハードディスクドライブなどの記憶媒体に保存されたｎ箇所の基準光学距離Ｌｉ（ｉ＝１〜ｎ）をロードする。Ｌｉは、前述の光学距離Ｌに相当し、第２面Ｓ２にインプリント材８が付着していないことが保証された状態（例えば、メンテナンス処理の実行の直後）に計測器１０を使って計測され、記憶媒体に保存されうる。ｎは、計測箇所の個数であり、例えば、図４（ｂ）に模式的に示されるように予め決定されうる。計測箇所の個数が多いと、それに応じて計測時間を要するので、第２面Ｓ２に実際のインプリント材８が付着した状態を観察し、そのインプリント材８を検出するために十分なように計測箇所の個数が決定されうる。例えば、格子のサイズは、１〜２ｍｍの範囲内で設定されうる。吐出口１４に重なる格子（計測箇所）は、計測箇所のリストから除外されうる。また、透明膜１５と周辺部１６との境界も計測箇所のリストから除外されうる。

工程Ｓ１２では、制御部２２は、判定基準をロードする。工程Ｓ１３（計測工程）では、制御部２２は、計測器１０を使って、透明膜１５のｎ箇所について光学距離Ｌｗｅｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）を計測する。ここで、光学距離Ｌｗｅｔｉは、前述の光学距離Ｌｗｅｔに相当する。ただし、インプリント材８が存在しない場合には、光学距離Ｌが光学距離Ｌｗｅｔｉとして計測される。

工程Ｓ１４（検出工程）では、制御部２２は、工程Ｓ１３で計測した光学距離Ｌｗｅｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）と工程Ｓ１１でロードした基準光学距離Ｌｉ（ｉ＝１〜ｎ）とを使って、（１）式に従って、インプリント材８の厚さｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）を計算する。換言すると、工程Ｓ１４（検出工程）では、制御部２２は、インプリント材８の厚さｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）を検出する。工程Ｓ１５では、制御部２２は、インプリント材８の付着量が工程Ｓ１２でロードした判定基準で指定された許容範囲に収まっているかどうかを判定する。インプリント材８の付着量が許容範囲に収まっていれば、図５に示される処理は終了し、収まっていなければ、工程Ｓ１６において、制御部２２は、メンテナンス処理を実行する。インプリント材８の付着量が許容範囲に収まっていないとの判定を行うことは、第２面Ｓ２に許容範囲に収まらない量のインプリント材８が付着したことを検出することとして理解することもできる。

工程Ｓ１５における判定は、特定の方法に限定されないが、以下に２つの方法を例示する。第１の方法では、ｎ個の厚さｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）の格子の面積とから第２面Ｓ２に付着しているインプリント材８の体積を計算し、これが判定基準としての所定の体積を超えた場合に許容範囲を超えたと判定する。第２の方法では、インプリント材８の厚さｔｉ（ｉ＝１〜ｎ）のみに注目し、所定の厚さ（例えば、５０μｍ）を超えた個所の個数が所定の個数（例えば、ｎ個の２割）を超えちゃ場合に許容範囲を超えたと判定しうる。あるいは、１か所でも判定基準としての所定の厚さ（例えば、１５０ｎｍ）を超えた場合に許容範囲を超えたと判定してもよい。

ここで、工程Ｓ１６のメンテナンス処理について説明する。インプリント装置１００は、吐出部１１のメンテナンス（例えば、クリーニング、交換、調整）を実行するメンテナンスユニット１３を備えうる。メンテナンス処理は、メンテナンスエリア１２においてなされうる。メンテナンスユニット１３は、例えば、廃液バケットを含みうる。透明膜１５の第２面Ｓ２に付着したインプリント材８を除去するクリーニングを行う場合、または、吐出口１４の詰まりを解消する場合において、廃液バケットに向けてインプリント材８を大量に吐出させるパージ処理が実施されうる。

以下、基準光学距離の計測について補足する。基準光学距離の計測は、図３（ａ）の状態において実施されうることが好ましい。透明膜１５の第２面Ｓ２が撥液性を有する場合、メンテナンス処理により、付着したインプリント材８を容易に取り除くことができる。透明膜１５の第２面Ｓ２が親液性を有する場合、透明膜１５の第２面Ｓ２から完全にインプリント材８を取り除いて乾燥させてしまうと、透明膜１５の第２面Ｓ２の状態が変化してしまう。これは、吐出性能（例えば、インプリント材８の吐出量、吐出スピード、吐出方向など）に影響を与えうる。そのため、透明膜１５の第２面Ｓ２が親液性を有する場合は、第２面Ｓ２に僅かにインプリント材８が付着した状態で基準光学距離を計測することが好ましい。

以下、図３（ｅ）を参照しながらインプリント材８の厚さを計測する箇所について説明する。図３（ｅ）には、計測器１０から射出された光が透明膜１５の第１面Ｓ１で反射せず、流路２０に向かう様子が模式的に示されている。この場合では、透明膜１５の第１面Ｓ１で光が反射しうるが、その反射光の強度は不十分であるかもしれない。吐出部１１は、透明膜１５の第１面Ｓ１の一部の領域に配置された非透明部材（例えば、駆動素子２１）を含みうる。計測器１０は、該領域に向けて光を照射するように使用されることが好ましい。

以下、図６を参照しながら複数のピークから光学距離Ｌｗｅｔを示すピークを決定あるいは選択する方法を説明する。図６（ａ）に示されるように、透明膜１５の第２面Ｓ２にインプリント材８が付着した状態で計測器１０を使って計測される光学距離Ｌｗｅｔは、透明膜１５の第２面Ｓ２にインプリント材８が付着してない状態で計測器１０を使って計測される光学距離Ｌより大きい。

計測器１０から出力される情報は、図６（ｂ）、（ｃ）に例示されるように、反射面の存在を示す複数のピークを含みうる。該複数のピークは、光学距離Ｌ、Ｌｗｅｔを示すピークの他、前述のピークＣ、Ｄ等を含みうる。該複数のピークは、これらの他、前述のピークＧ等も含みうるが、図６（ｂ）、（ｃ）では、説明の簡単化のために、代表的なピークのみが示されている。図６（ｂ）には、第２面Ｓ２の１つの計測対象箇所を計測した結果が例示され、図６（ｃ）には、第２面Ｓ２の他の計測対象箇所を計測した結果が例示されている。図６（ｂ）では、ピークＢが最大の受光強度を示し、図６（ｃ）では、ピークＣが最大の受光強度を示している。このような現象は、第２面Ｓ２に付着したインプリント材８の表面の傾き、計測対象箇所における透明膜１５の第１面Ｓ１の側の構造の相違などを原因として起こりうる。したがって、受光強度が最も強いピークを光学距離Ｌｗｅｔを示すピークとして計測を行うと、誤計測の原因となる。

そこで、制御部２２は、計測器１０から出力される情報に含まれる複数のピークのうち基準面ＲＰから最も遠い反射面であることを示すピークに基づいて光学距離Ｌｗｅｔを決定することが好ましい。ここで、図６（ｂ）、（ｃ）に例示されるように、受光強度が弱いピークＦが存在する場合がありうる。この場合、制御部２２は、複数のピークから閾値未満のピークを除外し、残ったピークのうち基準面ＲＰから最も遠い反射面であることを示すピークに基づいて光学距離Ｌｗｅｔを決定することが好ましい。これにより、Ｌｗｅｔを示すピークを高い確度で決定あるいは選択することができ、誤計測の可能性を低減することができる。

透明膜１５の厚さおよび材料は、製造段階で決定できるものである。そこで、透明膜１５の厚さをｔ３、透明膜１５の屈折率をｎ３とすると、基準面ＲＰから透明膜１５の第２面Ｓ２までの距離Ｌｓｔｄは、（２）式に従って計算されうる。

Ｌｓｔｄ＝Ｌ−ｔ３／（ｎ３−ｎ１）／２ ・・・（２）
図７に示されるように、計測器１０は、基準面ＲＰから型１までの距離を計測するために使用されてもよい。型１の表面を複数の箇所ついて計測することによって型１の表面の形状を示す情報を得ることができる。ここで、吐出部１１の透明膜１５の第２面Ｓ２に付着するインプリント材８の厚さの計測は、マイクロメートルオーダーの制度の計測で十分である。一方、基準面ＲＰと型１との距離の計測は、インプリント性能（パターン形成性能）に与える影響が大きいので、ナノメートルオーダーの精度での計測が要求されうる。しかし、型１は、予め数十μｍの誤差で保持位置が調整されているため、計測器１０による計測範囲を狭めることが可能である。このため、計測範囲に制約を追加することで、複数のピークのうち基準面から最も遠い反射面であることを示すピークに基づいて光学距離を決定する方法を提供可能である。また、型１の厚さによっては、そのような制約を追加する必要がない場合もある。

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１０（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１０（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１０（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１０（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１０（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１０（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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

８：インプリント材、１０：計測器、１１：吐出部、１４：吐出口、１５：透明膜、２２：制御部（プロセッサ）、１００：インプリント装置

Claims (13)

1. 互いに反対側の第１面および第２面を有する透明膜の前記第１面の側において液体にエネルギーを加えることによって、前記透明膜に設けられた吐出口を通して液体を前記第２面の側の空間に吐出させる吐出部と、
   基準面と前記第１面との間の光学距離を計測するための計測器と、
   前記計測器を使って計測される前記光学距離の変化に基づいて、前記第２面に付着した液体を検出するプロセッサと、
   を備えることを特徴とする処理装置。
2. 前記プロセッサは、前記光学距離の変化に基づいて、前記第２面に付着した液体の厚さを検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
3. 前記プロセッサは、前記基準面と前記第１面の複数の箇所との間の複数の光学距離の変化に基づいて、前記第２面に付着した液体の量を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
4. 前記計測器は、前記第１面に向けて光を照射し、前記第１面で反射された光を使って前記光学距離を示す情報を出力する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の処理装置。
5. 前記吐出部は、前記透明膜の前記第１面の一部の領域に配置された非透明部材を含み、
   前記計測器は、前記領域に向けて光を照射する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
6. 前記計測器は、分光干渉計を含む、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の処理装置。
7. 前記計測器から出力される情報は、反射面の存在を示す複数のピークを含み、
   前記プロセッサは、前記複数のピークのうち前記基準面から最も遠い反射面であることを示すピークに基づいて前記光学距離を決定する、
   ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の処理装置。
8. 前記計測器から出力される情報は、反射面の存在を示す複数のピークを含み、
   前記プロセッサは、前記複数のピークから閾値未満のピークを除外し、残ったピークのうち前記基準面から最も遠い反射面であることを示すピークに基づいて前記光学距離を決定する、
   ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の処理装置。
9. 前記プロセッサは、前記第２面に付着した前記液体の検出に応じて前記吐出部のメンテナンス処理を実行する、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の処理装置。
10. 前記吐出部は、基板の上に硬化性組成物が供給されるように、前記液体として前記硬化性組成物を吐出する、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の処理装置。
11. 前記基板の上に供給された前記硬化性組成物と型とを接触させ前記硬化性組成物を硬化させることによって前記硬化性組成物の硬化物からなる膜を形成するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の処理装置。
12. 請求項１１に記載の処理装置を用いて基板の上に膜を形成する工程と、
    前記膜が形成された前記基板の加工を行う工程と、
    を含み、前記加工が行わ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。
13. 互いに反対側の第１面および第２面を有する透明膜の前記第１面の側において液体にエネルギーを加えることによって前記透明膜に設けられた吐出口を通して液体を前記第２面の側の空間に吐出させる吐出部の前記第２面に付着した液体を検出する検出方法であって、
    基準面と前記第１面との間の光学距離を計測する計測工程と、
    前記計測工程で計測される前記光学距離の変化に基づいて、前記第２面に付着した液体を検出する検出工程と、
    を含むことを特徴とする検出方法。

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