JP2022002240A - インプリント装置、インプリント方法、及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント装置におけるパターン形成の精度の低下を抑制すること。【解決手段】型を基板上のインプリント材に接触させ、前記インプリント材を成形するインプリント処理を行うインプリント装置であって、型を保持する型保持機構と、基板を保持する基板ステージと、インプリント材に接触する型の領域内の第１領域と、インプリント材に接触する型の領域内であり、第１領域とは異なる領域の第２領域とを含む領域の信号強度を取得する取得部と、型保持機構及び基板ステージを制御する制御部と、を有し、制御部は、第１領域の第１信号強度と第２領域の第２信号強度とを比較した結果に基づいて、型保持機構及び基板ステージの少なくとも一方を制御することを特徴とするインプリント装置。【選択図】図４

Description

本発明は、インプリント装置、インプリント方法、及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）などの物品を製造する装置として、型（モールド）を用いて基板上のインプリント材を成形するインプリント装置が知られている。インプリント装置は、まず、基板上に供給されたインプリント材と型を接触させる（押印）。そして、インプリント材と型を接触させた状態でインプリント材を硬化させた後、硬化したインプリント材から型を引き離す（離型）ことにより、基板上にインプリント材によるパターンを形成する。

インプリント装置では、形成されたパターンの凹部又は凸部等基準となる高さ（残膜の膜厚）のバラつきにより、以降のエッチング等を含めたパターン形成処理工程においてパターンの形成精度が悪化してしまう。そのため、基板と型の接触面を平行に維持した状態で、基板上に供給されたインプリント材と型を接触させ、インプリント処理後の残膜の膜厚を一定にすることが求められる。

特許文献１では、残膜の膜厚を一定にするために、基板上に供給されたインプリント材と型の接触時に発生する干渉縞を観察し、干渉縞が中心軸に対して対称形状となるよう、型の傾きを調整する方法が提案されている。

また、特許文献２では、残膜の膜厚を一定にするために、基板上に供給されたインプリント材と型の接触中に、基板と型のそれぞれのアライメントマークの相対位置の差が低減するように、基板及び型の位置、傾き、形状を調整する方法が提案されている。

特開２０１６−２２５５４２号公報 特許第６６００３９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、干渉縞が対称形状となるように型の傾きを調整しているが、型や基板のパターン形状や下地構造によっては干渉縞が対称形状とならないおそれがあり、型の傾きを精密に調整することが困難となり得る。特許文献２に記載の方法では、型と基板の製造時におけるマーク位置の誤差や、型と基板のそれぞれの保持部面の起伏形状に起因したマーク位置の誤差が発生するおそれがあり、型と基板の相対的な傾きを精密に調整することが困難となり得る。したがって、特許文献１や特許文献２に記載の方法では、パターン形成の精度の低下が懸念される。

そこで、本発明は、パターン形成の精度の低下を抑制するため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。

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、型を基板上のインプリント材に接触させ、前記インプリント材を成形するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記型を保持する型保持機構と、前記基板を保持する基板ステージと、前記インプリント材に接触する前記型の領域内の第１領域と、前記インプリント材に接触する前記型の領域内であり、前記第１領域とは異なる領域の第２領域とを含む領域の信号強度を取得する取得部と、前記型保持機構及び前記基板ステージを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１領域の第１信号強度と前記第２領域の第２信号強度とを比較した結果に基づいて、前記型保持機構及び前記基板ステージの少なくとも一方を制御することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、パターン形成の精度の低下を抑制するために有利なインプリント装置を提供することができる。

インプリント装置の構成を示す概略図である。 型の構成を示す概略図である。 パターンの凹部に残る残膜の膜厚を説明するための図である。 インプリント処理を示すフローチャートである。 第１実施形態において、信号強度を取得した結果を示す図である。 第２実施形態において、信号強度を取得した結果を示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態

（インプリント装置の構成）
図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置１の構成を示す概略図である。インプリント装置１は、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用され、型を用いて基板上にインプリント材（組成物とも称する）のパターンを形成するインプリント処理を行うリソグラフィ装置である。本実施形態では、インプリント装置１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ことができる。

インプリント材には、硬化用のエネルギーが与えられることによって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、熱などが用いられる。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、紫外線などの光を用いる。以下では、硬化用のエネルギーとして、紫外線を用いる場合について説明する。

硬化性組成物は、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化する組成物である。光の照射によって硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて、非重合性化合物又は溶剤を含有しても良い。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、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付与されても良い。また、インプリント材は、液体噴射ヘッドによって、液滴状、或いは、複数の液滴が繋がって形成された島状又は膜状で基板上に付与されても良い。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。

基板には、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂などが用いられ、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良い。具体的には、基板は、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどを含む。

インプリント装置１は、本実施形態では、インプリント材の硬化法として光硬化法を採用している。尚、図１に示すように、基板上のインプリント材に対して光を照射する照明部の光軸に平行な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内において互いに直交する方向をＸ軸及びＹ軸とする。基板１３は、ＸＹ面に配置される。

インプリント装置１は、照明部５と、型保持機構３と、基板ステージ４と、制御部６と、アライメント計測部７（第１取得部）と、スプレッドカメラ２（第２取得部）を有する。また、インプリント装置１は、基板ステージ４を載置するベース定盤８と、型保持機構３を固定するブリッジ定盤９と、ベース定盤８から延設され、除振器１０を介してブリッジ定盤９を支持する支柱１１とを有する。除振器１０は、床面からブリッジ定盤９に伝わる振動を低減（除去）する。更に、インプリント装置１は、型１２を外部から型保持機構３に搬送する型搬送部（不図示）や基板１３を外部から基板ステージ４に搬送する基板搬送部（不図示）なども有する。

照明部５は、インプリント処理において、基板１３上のインプリント材１４に対して、ダイクロイックミラー２８及び型１２を介して、インプリント材１４を硬化させる紫外線２９を照射する。照明部２は、例えば、４００ｎｍの波長帯域光を射出する光源と、かかる光源から射出された紫外線２９をインプリント処理に適するように調整する光学素子とを含む。

型１２は、基板上のインプリント材を成形するために用いられる。型は、モールド、テンプレート、又は原版とも呼ばれ得る。本実施形態における型１２は、多角形（矩形）の外周形状を有し、基板１３に対向する面の中心付近には、突出部１８（メサ部とも称する）が設けられている。突出部１８には、基板１３上のインプリント材１４に転写すべきパターン（凹凸パターン）が形成されたパターン領域を有する。そしてこの突出部１８の領域がインプリント材１４に接触することでインプリント処理が行われる。

図２は本実施形態のインプリント装置で用いられ得る型１２を示した図である。図２（ａ）は、型１２をＺ軸方向から見た平面図である。図２（ｂ）は、型１２の図２（ａ）に示すＡ−Ａ´断面である。型１２の突出部１８には、回路パターンなどの基板１３に転写すべき凹凸パターンが３次元状に形成されている。型１２は、紫外線２９を透過させることが可能な材料、例えば、石英で構成されている。また、型１２は、基板１３に対向する面とは反対側の面（紫外線２９の入射側の面）に、型１２（突出部１８）の変形を容易にするためのキャビティ１２ａ（コアアウトとも称する）が設けられている。キャビティ１２ａは、円形の平面形状を有し、その深さは、突出部１８の大きさや材料に応じて適宜設定される。Ｚ軸方向から見たときにキャビティ１２ａは、突出部１８よりも広い領域となるように設けられており、キャビティ１２ａの中央部分に位置するように突出部１８が配置されている。

図１の説明に戻る。型保持機構３は、型１２を保持する型保持部１９と、型保持部１９を保持して型１２（型保持部１９）を移動させる型駆動部２０とを含む。

型保持部１９は、型１２の紫外線２９の入射側の面の外周領域を真空吸着力や静電力によって引き付けることで型１２を保持する。例えば、型保持部１９が真空吸着力によって型１２を保持する場合、型保持部１９は、外部に設置された真空ポンプに接続され、かかる真空ポンプのオン／オフによって型１２の着脱（保持及び保持の解除）が切り替えられる。

型駆動部２０は、基板１３上のインプリント材１４への型１２の突出部１８の接触（押印処理）、又は、基板１３上のインプリント材１４からの型１２の突出部１８の引き離し（離型処理）を選択的に行うように、型１２をＺ軸方向に移動させる。型駆動部２０に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。型駆動部２０は、型１２を高精度に位置決めするために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていても良い。また、型駆動部２０は、Ｚ軸方向だけではなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向に型１２を移動可能に構成されている。更に、型駆動部２０は、型１２のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置や型１２の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていても良い。

インプリント装置１における押印処理及び離型処理は、本実施形態のように、型１２をＺ軸方向に移動させることで実現しても良いが、基板１３（基板ステージ４）をＺ軸方向に移動させることで実現しても良い。また、型１２と基板１３の双方を相対的にＺ軸方向に移動させることで、押印処理及び離型処理を実現しても良い。

型保持部１９及び型駆動部２０は、照明部５から出射される紫外線２９が基板１３上のインプリント材１４に照射されるように、中心部（内側）に開口２１を有する。開口２１には、開口２１の一部と型１２のキャビティ１２ａとで囲まれる空間を密閉空間にするための光透過部材２２が配置され、かかる密封空間内の圧力は、真空ポンプなどを含む圧力調整装置によって調整される。圧力調整装置は、例えば、基板１３上のインプリント材１４と型１２とを接触させる際に、密封空間内の圧力を外部の圧力よりも高くして、型１２の突出部１８を基板１３に向かって凸形状に撓ませる（変形させる）。これにより、基板１３上のインプリント材１４に対して突出部１８に形成されたパターン領域の一部（例えば中心部）から接触させることができる。従って、型１２とインプリント材１４との間に空気が残留することが抑えられ、型１２の突出部１８の凹凸パターンの隅々までインプリント材１４を充填させることができる。これによって、基板１３上のインプリント材１４には、型１２の突出部１８によってパターンが成形される。

基板ステージ４は、基板１３を保持し、基板上のインプリント材１４と型１２とを接触させる際、型１２と基板１３との位置合わせ（アライメント）に用いられる。基板ステージ４は、基板１３を吸着して保持する基板保持部２３と、基板保持部２３を機械的に保持して各軸方向に移動可能とするステージ駆動部２４とを含む。基板ステージ４は、基板１３にかかる圧力等を変化させる手段により、基板１３を変形させることも可能である。

ステージ駆動部２４に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータや平面モータを含む。ステージ駆動部２４は、基板１３を高精度に位置決めするために、Ｘ軸及びＹ軸の各方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていても良い。また、ステージ駆動部２４は、Ｘ軸方向やＹ軸方向だけではなく、Ｚ軸方向に基板１３を移動可能に構成されていても良い。更に、ステージ駆動部２４は、基板１３のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置や基板１３の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていても良い。

基板ステージ４の側面には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に対応したエンコーダシステム２５が配置されている。エンコーダシステム２５は、エンコーダヘッド２６からエンコーダスケール２７にビームを照射することで、基板ステージ４の位置を計測する。制御部６は、エンコーダシステム２５の計測値に基づいて、基板ステージ４の位置決めを実行する。基板ステージ４の位置計測にはエンコーダシステムの替わりに干渉計を用いても良い。

制御部６は、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、メモリに格納されたプログラムに従ってインプリント装置１の各部を制御する。制御部６は、インプリント装置１の各部の動作及び調整などを制御することで基板上にパターンを形成するインプリント処理を制御する。また、制御部６は、インプリント装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成しても良いし、インプリント装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成しても良い。

アライメント計測部７は、インプリント処理を行う際に、アライメント光３４を型１２及び基板１３に照射し、型１２及び基板１３で反射されたアライメント光３４を検出することで、型１２と基板１３との相対位置ずれ量等を計測する。ここで計測された相対位置ずれ量などは、型駆動部２０やステージ駆動部２４を調整することで、位置ずれを低減する際に用いられる。また、形状補正部（不図示）により型１２の突出部１８又は基板１３のインプリント領域の形状を変形させることで、位置ずれを低減させることもできる。

スプレッドカメラ２は、基板１３上のインプリント材１４に対して、ダイクロイックミラー１６及び型１２を介して、画像を取得する。スプレッドカメラ２は、アライメント計測部７で計測する領域よりも基板１３における広域の範囲の視野を持つため、広い領域の信号強度を取得することが可能である。

尚、本実施形態におけるインプリント材１４の供給方法は、インプリント装置１に設けられた供給部（ディスペンサ）によって、基板１３上に未硬化のインプリント材が供給（塗布）される例を用いて説明する。また、本実施形態では、基板１３上のインプリント処理を実施する領域毎にインプリント材１４を供給する例について説明するが、これに限らず、基板１３全面に一括して供給しても良い。また、インプリント装置１に基板１３が搬入される前に基板全面に予めインプリント材１４が供給されていても良い。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、上記のインプリント装置１を用いたインプリント処理を実行する。インプリント処理の際に、型１２と基板１３の相対的な傾きがあるとインプリント処理後のパターンの凹部に残る残膜の膜厚も一定とならず、バラつきが生じる。残膜の膜厚のバラつきは、パターン形成精度の低下を招くおそれがある。

ここで、本実施形態で形成されるパターンの凹部に残る残膜の膜厚について説明する。図３は、型１２と基板１３の相対的な傾きがある状態でインプリント処理を実行したときのインプリント材の成形を表す図である。型１２の突出部１８の凹凸によってインプリント材１４のパターンが図３のように形成される。このとき形成されるパターンの凹部には、インプリント材１４の残膜が残る。図３のΔＺ１やΔＺ２は、残膜の膜厚を表している。図３では、残膜の膜厚ΔＺ１、ΔＺ２に差異があり、パターン形成精度の悪化を招くおそれがある。本実施形態では、残膜の膜厚を一定にするようにインプリント処理を実行することで、パターン形成精度の低下を抑制する。

次に、本実施形態におけるインプリント装置１を用いたインプリント処理について、図４を用いて説明する。図４は、型１２がインプリント装置１に搬入されてから搬出されるまでのインプリント処理を示すフローチャートである。インプリント処理は、制御部６がインプリント装置１の各部を統括的に制御することで行われる。

まずステップＳ１では、型１２を外部の型搬送部（不図示）により型保持機構３へ搬入し、制御部６は、型保持部１９で吸着保持するように制御する（型搬入）。ステップＳ２では、基板１３を外部の基板搬送部（不図示）により基板ステージ４へ搬入し、制御部６は、基板ステージ４の基板保持部２３で吸着保持するように制御する。

ステップＳ３では、ステップＳ２で搬入された基板１３上に、供給部（不図示）によってインプリント材が塗布される。尚、ここで搬入される基板１３は、予め供給部により、基板１３の表面の全面にインプリント材が塗布されていても良く、その場合にはステップＳ３は省略される。

ステップＳ４では、型１２の突出部１８と基板１３のインプリント材１４とを接触させる（押印）。このとき、型１２が基板１３に対して傾いていると、後のステップＳ９で形成されるインプリント材１４のパターンの凹部に残る残膜の膜厚のバラつきが発生し、インプリント材１４のパターン形成精度が低下してしまう。また、残膜の膜厚のバラつきによって、以降のプロセス製造工程（例えば、エッチング処理）で悪影響を及ぼすことも考えられる。本実施形態では、以下で説明する工程が実行されることにより、パターン形成精度の低下やプロセス製造工程での悪影響が低減される。

ステップＳ５では、基板１３上のインプリント材１４に接触する型１２の突出部１８の領域（フィールドＦ１）の信号強度（例えば、画像データ）をアライメント計測部７やスプレッドカメラ２等のインプリント装置１の取得部によって取得する。ここでは、基板１３上のインプリント材１４に接触する型１２の突出部１８の領域を、後の第１領域と第２領域と区別するために、フィールドと呼ぶ。図５は、本実施形態における押印処理時の型１３の傾きと、取得した画像の結果を示す図である。図５（ａ）は、ステップＳ４における型１３の傾きを示しており、図５（ａ）では型１３の姿勢がＹ軸周りに回転している。以下の説明では、基板１３上のインプリント材１４に接触する型１２の突出部１８の領域内（フィールドＦ１内）の第１領域の画像と第１領域とは異なる領域に位置する第２領域の画像を含む複数の画像を取得する場合について述べるが、これに限らない。例えば、第１領域と第２領域の情報を含む１枚の画像であっても良い。

図５（ｂ）は、フィールドＦ１内の領域Ｆ１１〜Ｆ１４の画像を取得した結果である。パターン形成領域Ｆは、基板１３におけるインプリント処理をする領域（インプリント処理が行われた領域、及びインプリント処理が行われる予定の領域）を示す。また、領域Ｆ１１〜Ｆ１４は、矩形であるフィールドＦ１の外周付近の領域であることが望ましい。例えば、フィールドＦ１の対角に位置する領域Ｆ１１の中心と領域Ｆ１４の中心を結ぶ線分がフィールドＦ１の外周の短辺よりも長い線分であることが望ましい。

フィールドＦ１内の領域Ｆ１１〜Ｆ１４の画像を取得し、それぞれの画像の色の濃淡の差異によって、後述するステップＳ６において、型１３と基板１４との相対的な傾きを低減する調整が可能となる。また、画像の色の濃淡の差異は、フィールドＦ１内の傾き、即ち、フィールドＦ１内における高さ差に起因したものである。フィールドＦ１内の高さとは、基板１３の下地パターン層、下地の保護層、平坦化層、インプリント材１４等を含み、これらの高さ差やばらつき等も含まれる。また、下地構造によって適切な照明波長が異なるため、照明波長を変更することで、より感度良く検出が可能となる。

本実施形態では、フィールドＦ１が矩形の領域であると想定しているが、これに限らない。また、本実施形態では、フィールドＦ１内の領域Ｆ１１〜Ｆ１４の画像を取得する例について説明しているが、これに限らず、フィールドＦ１内の異なる２つ以上の領域の画像であれば良い。ただし、２つの領域の画像しか取得していない場合では、フィールドＦ１内の１軸方向のインプリント材１４の残膜の膜厚しか判断できない。例えば、領域Ｆ１１とＦ１２の画像からは、Ｙ軸方向のインプリント材１４の残膜の膜厚については判断できるが、Ｘ軸方向のインプリント材１４の残膜の膜厚については判断できない。

一方、２つの領域の中心を結ぶ直線上に３つ目の領域の中心が位置しない条件で、３つ以上の領域の画像を取得している場合では、フィールドＦ１内の２軸方向のインプリント材１４の残膜の膜厚を判断できる。例えば、領域Ｆ１１とＦ１２とＦ１３の画像からは、Ｙ軸方向のインプリント材１４の残膜の膜厚とＸ軸方向のインプリント材１４の残膜の膜厚の両方について判断できる。したがって、フィールドＦ１内において、それぞれの領域の中心が同一直線上に位置しない３つ以上の領域の画像を取得することが望ましい。また、画像を取得する領域は、フィールドＦ１の外周に近いほど、精密にインプリント材１４の残膜の膜厚を制御部６が判断することができる。

図５（ｃ）は、領域Ｆ１１〜Ｆ１４の画像の濃淡を定量的に示す信号強度を表すグラフである。グラフの縦軸は画像の信号強度であり、グラフの横軸はそれぞれの画像内の座標である。図５（ｃ）のグラフより、領域Ｆ１３、Ｆ１４と比較して、領域Ｆ１１、Ｆ１２の信号強度が大きいことが分かる。また、図５（ｂ）では、領域Ｆ１１、Ｆ１２の色を薄く、領域Ｆ１３、Ｆ１４の色を濃く表現しており、白に近いほど信号強度が高く、黒に近いほど信号強度が低いことを表している。このような色の濃淡と信号強度の対応は一例であり、白と黒が逆転して表現されても良い。

ステップＳ６では、制御部６は、図５（ｂ）における領域Ｆ１１〜Ｆ１４の画像の信号強度を比較した結果に基づいて、型１２の傾きを調整する。本実施形態では、フィールドＦ１内のインプリント材の残膜の膜厚が均一になるように型１２の傾きを調整する。調整方法の一例としては、制御部６が、領域Ｆ１１〜Ｆ１４の画像の信号強度（濃淡）が小さくなるように型保持機構３を制御することで、型１２の傾きを調整する。領域Ｆ１１〜Ｆ１４の画像の信号強度（濃淡）が小さくなるように型１２の傾きを調整することで、フィールドＦ１内のインプリント材１４の残膜の膜厚が均一となる。

フィールドＦ１内の複数の領域を複数の取得部によって画像を取得する場合、個々の取得部のセンサに感度差があると、検出誤差に繋がる。あらかじめ均一な面を各センサで計測し、個体差をオフセットとして補完することが望ましい。照明光の分布にも依存するため、事前に調整することが望ましい。また、フィールドＦ１内で下地パターン構造に差がある場合は、インプリント前に領域Ｆ１１〜Ｆ１４の信号強度（例えば、画像データ）を取得しておき、これを基準信号強度として、インプリント後の信号強度と比較した結果から調整することが望ましい。また、フィールドＦ１内において、型１２の傾きの調整だけではインプリント材１４の残膜の膜厚を均一に調整できない場合には、インプリント材１４の残膜の膜厚のバラつきをあらかじめ低減するようにインプリント材１４の供給の改善を行うことが望ましい。また、事前に画像の信号強度差と型１２の傾き量の関係テーブルを取得しておき、型１２の調整を円滑に進めても良い。

本実施形態では、インプリント材１４の成形中に型１２の傾きを調整する場合について説明しているが、これに限らず、次のインプリント処理のためにインプリント材１４の成形後に型１２の傾きを調整しても良い。また、本実施形態では、型１２の傾きを調整する例について説明しているが、これに限らず、制御部６が基板ステージ４を制御することにより、基板１３の傾きを調整しても良いし、型１２と基板１３の両方の傾きを調整しても良い。

ステップＳ７では、制御部６が、型保持機構３及び基板ステージ４の少なくとも一方を駆動するように制御し、型１２と基板１３との相対位置ずれ低減させる。ステップＳ８では、制御部６が、照明部５からの紫外線２９をフィールドＦ１内のインプリント材１４に照射させるように照明部５を制御し、フィールドＦ１内のインプリント材１４を硬化させる。

ステップＳ９では、型１２の突出部１８を硬化したインプリント材１４から剥離（離型）する。具体的には、キャビティ１２ａで構成される空間の圧力を調整しながら型駆動部２０をＺ軸方向に駆動させることで、型１２を硬化したインプリント材１４から引き離す。このとき、型１２をＺ軸方向に駆動させる代わりに、基板１３をＺ軸方向に駆動させても良いし、型１２と基板１３の双方を駆動させても良い。

ステップＳ１０では、全フィールドでインプリント処理が実行されたか否かの判定が行われる。全フィールドでインプリント処理が実行されていない場合は、ステップＳ１１へと進み、実行された場合にはステップＳ１２へと進む。ステップＳ１１では、ステップＳ３〜Ｓ９の処理をしたフィールドとは異なるフィールドでインプリント処理を実行するために、制御部６が、基板ステージ４を移動させる。その後ステップＳ３〜Ｓ９の処理を実行し、全フィールドでインプリント処理が実行されるまで繰り返す。

全フィールド（パターン形成領域Ｆ）でインプリント処理が終了した後、ステップＳ１２で、基板１３を外部の基板搬送部により基板ステージ４から搬出する。ステップＳ１３では、型１２を外部の型搬送部（不図示）により型保持機構３から搬出する。

以上のように、本実施形態では、型１２と基板１３との相対的な傾きを低減し、インプリント処理を実行することができる。型１２と基板１３との相対的な傾きを低減することにより、基板上のインプリント材１４の残膜の膜厚のムラを低減させることが可能となり、パターン形成の精度の低下を抑制することができる。

尚、本実施形態では型１２として、突出部１８に凹凸パターンを設けた回路パターン転写用の型について述べたが、突出部１８に凹凸パターンがない平面部を有する型（ブランクテンプレート）であっても良い。ブランクテンプレートは、平面部によって基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化装置に用いられる。つまり、本実施形態は、型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置にも適用することができる。

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態と同様に、パターンの凹部に残る残膜の膜厚のバラつきを一定にするようにインプリント処理を実行することで、パターン形成精度の低下を抑制する。第１実施形態では、パターン形成の精度の低下を抑制するために、型１２の傾きを調整する実施形態について説明したが、本実施形態では、パターン形成の精度の低下を抑制するために、型１２の面形状を調整する実施形態について説明する。本実施形態におけるインプリント装置の構成は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。インプリント処理については、第１実施形態と異なる工程についてのみ説明する。本実施形態で言及しない事項については、第１実施形態に従う。

本実施形態におけるインプリント装置１を用いたインプリント処理について説明する。インプリント処理の工程については、第１実施形態におけるフローチャートを示す図４を用いて説明する。インプリント処理は、制御部６がインプリント装置１の各部を統括的に制御することで行われる。

ステップＳ１〜ステップＳ４、ステップＳ７〜ステップＳ１３の工程は、第１実施形態における説明と同様である。ステップＳ５では、ステップＳ４において型１２の突出部１８と基板１３のインプリント材１４に接触した領域（フィールドＦ１）の画像をアライメント計測部７やスプレッドカメラ２等のインプリント装置１の取得部によって取得する。ここでは、型１２の突出部１８と基板１３のインプリント材１４接触した領域を、後の第１領域と第２領域と区別するために、フィールドと呼ぶ。

図６は、本実施形態における押印処理時の型１３の面形状と、取得した画像の結果を示す図である。図６（ａ）は、ステップＳ４における型１３の面形状を示しており、図６（ａ）では型１３の突出部１８の面形状が中央近傍の領域が外周近傍の領域に比べて突出した面形状となっている。以下の説明では、フィールドＦ２の中心を含む第１領域の画像と第１領域とは異なる領域に位置する第２領域の画像を含む複数の画像を取得する場合について述べるが、これに限らず、第１領域と第２領域の情報を含む１枚の画像であっても良い。また、第２領域としては、フィールドＦ２の外周付近の領域であることが望ましいため、第１領域の中心と第２領域の中心を結ぶ線分がフィールドＦ２の短辺の半分よりも長い線分であることが望ましい。

図６（ｂ）は、フィールドＦ２内の領域Ｆ２１〜Ｆ２５の画像を取得した結果である。パターン形成領域Ｆは、基板１３におけるインプリント処理をする領域（インプリント処理が行われた領域、及びインプリント処理が行われる予定の領域）を示す。フィールドＦ２内の領域Ｆ２１〜Ｆ２５の画像を取得し、それぞれの画像の色の濃淡の差異によって、後述するステップＳ６において、型１３の傾きの調整が可能となる。また、画像の色の濃淡の差異は、フィールドＦ２内の高さ差に起因したものである。フィールドＦ２内の高さとは、基板１３の下地パターン層、下地の保護層、平坦化層、インプリント材１４等を含み、これらの高さ差やばらつき等も含まれる。また、下地構造によって適切な照明波長が異なるため、照明波長を変更することで、より感度良く検出が可能となる。

本実施形態では、領域Ｆ２１〜Ｆ２５の画像を取得する例について説明しているが、これに限らず、異なる２つ以上の領域の画像であれば良い。ただし、２つの領域の画像しか取得していない場合では、ある１方向の型１２の面形状しか補正できないため、より多くの領域に基づいて後述する型１２の調整を行うことが望ましい。また、フィールドＦ２内において、図６（ａ）のような型１２の面形状を測定するためには、中央近傍の第１領域と外周近傍の第２領域を含む画像を取得することが望ましい。このとき、フィールドＦ２の外周の領域を増やすほど、精密にインプリント材１４の残膜の膜厚を制御部６が判断することができる。

図６（ｃ）は、領域Ｆ２１〜Ｆ２５の画像の濃淡を定量的に示す信号強度を表すグラフである。グラフの縦軸は画像の信号強度であり、グラフの横軸はそれぞれの画像内の座標である。図６（ｃ）のグラフより、領域Ｆ２２〜Ｆ２５と比較して、領域Ｆ２１の信号強度が大きいことが分かる。また、図６（ｂ）では、領域Ｆ２１の色を薄く、領域Ｆ２２〜Ｆ２５の色を濃く表現しており、白に近いほど信号強度が高く、黒に近いほど信号強度が低いことを表している。このような色の濃淡と信号強度の対応は一例であり、白と黒が逆転して表現されても良い。

ステップＳ６では、制御部６は、図６（ｂ）における領域Ｆ２１〜Ｆ２５の画像の信号強度差に基づいて、型１２の面形状を調整する。本実施形態では、フィールドＦ１内のインプリント材の残膜の膜厚が均一になるように型１２の面形状を調整する。調整方法の一例としては、制御部６が、領域Ｆ２１〜Ｆ２５の画像の信号強度（濃淡）が小さくなるように型保持機構３を制御することで、型１２の面形状を調整する。領域Ｆ２１〜Ｆ２５の画像の信号強度（濃淡）が小さくなるように型１２の面形状を調整することで、フィールドＦ２内のインプリント材１４の残膜の膜厚が均一となる。制御部６は、型１２に対する前記型保持機構３の押しつけ力、型１２にかかる型保持機３の圧力、基板１３に対する前記基板ステージ４の押しつけ力、基板１３にかかる前記基板ステージ４の圧力を制御する。

フィールドＦ２内の複数の領域を複数の取得部によって画像を取得する場合、個々の取得部のセンサに感度差があると、検出誤差に繋がる。あらかじめ均一な面を各センサで計測し、個体差をオフセットとして補完することが望ましい。照明光の分布にも依存するため、事前に調整することが望ましい。また、フィールドＦ２内で下地パターン構造に差がある場合は、インプリント前にあらかじめ領域Ｆ２１〜Ｆ２５の画像を取得しておき、これを基準画像として、インプリント後の画像との差分から調整することが望ましい。また、フィールドＦ２内において、型１２の面形状の調整だけではインプリント材１４の残膜の膜厚を均一に調整できない場合には、インプリント材１４の残膜の膜厚のバラつきをあらかじめ低減するようにインプリント材１４の供給の改善を行うことが望ましい。また、事前に画像の信号強度差と型１２の面形状の関係テーブルを取得しておき、型１２の調整を円滑に進めても良い。

本実施形態では、インプリント材１４の成形中に型１２の面形状を調整する場合について説明しているが、これに限らず、次のインプリント処理のためにインプリント材１４の成形後に型１２の面形状を調整しても良い。また、本実施形態では、型１２の面形状を調整する例について説明しているが、これに限らず、制御部６が基板ステージ４を制御することにより、基板１３の面形状を調整しても良いし、型１２と基板１３の両方の面形状を調整しても良い。ステップＳ７以降の工程については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

以上のように、本実施形態では、型１２及び基板１３の少なくとも一方の面形状を補正し、インプリント処理を実行することができる。型１２及び基板１３の少なくとも一方の面形状を補正することにより、基板上のインプリント材１４の残膜の膜厚のムラを低減させることが可能となり、パターン形成の精度の低下を抑制することができる。

尚、本実施形態では型１２として、突出部１８に凹凸パターンを設けた回路パターン転写用の型について述べたが、突出部１８に凹凸パターンがない平面部を有する型（ブランクテンプレート）であっても良い。ブランクテンプレートは、平面部によって基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化装置に用いられる。つまり、本実施形態は、型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置にも適用することができる。

＜物品の製造方法＞
次に、上述したインプリント装置を用いた物品（電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等）の製造方法を説明する。インプリント装置によって形成され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。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。さらに、基板を処理する周知の工程としては、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、パッケージング等が含まれる。

次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図７（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７（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７（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７（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７（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７（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良い。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一つにおいて有利である。

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ インプリント装置
２ スプレッドカメラ
３ 型保持機構
４ 基板ステージ
６ 制御部
７ アライメント計測部
１２ 型
１３ 基板
１４ インプリント材

Claims (17)

1. 型を基板上のインプリント材に接触させ、前記インプリント材を成形するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記型を保持する型保持機構と、
   前記基板を保持する基板ステージと、
   前記インプリント材に接触する前記型の領域内の第１領域と、前記インプリント材に接触する前記型の領域内であり、前記第１領域とは異なる領域の第２領域とを含む領域の信号強度を取得する取得部と、
   前記型保持機構及び前記基板ステージを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記第１領域の第１信号強度と前記第２領域の第２信号強度とを比較した結果に基づいて、前記型保持機構及び前記基板ステージの少なくとも一方を制御することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記取得部は、前記インプリント材に接触する前記型の領域内の画像を取得し、
   前記制御部は、前記画像の色の濃淡に基づいて、前記型保持機構及び前記基板ステージの少なくとも一方を制御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. 前記制御部は、前記型と前記基板の相対的な傾きを低減するように、前記型保持機構及び前記基板ステージの少なくとも一方を制御する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装置。
4. 前記インプリント材に接触する前記型の領域は矩形であり、
   前記第１領域の中心と前記第２領域の中心を結ぶ線分は、前記矩形の短辺よりも長い線分であ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. 前記取得部は、前記第１領域と、前記第２領域と、前記インプリント材に接触する前記型の領域内であり、前記第１領域の中心と前記第２領域の中心を結ぶ直線上とは異なる位置に中心がある第３領域とを含む領域の信号強度を取得し、
   前記制御部は、前記型及び前記基板の少なくとも一方の第１方向の傾き及び前記第１方向とは異なる方向の第２方向の傾きを低減することを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記制御部は、前記型及び前記基板の少なくとも一方の面形状を補正するように、前記型保持機構及び前記基板ステージの少なくとも一方を制御する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装置。
7. 前記インプリント材に接触する前記型の領域は矩形であり、
   前記第１領域は、前記インプリント材に接触する前記型の領域の中心を含む領域であり、
   前記第１領域の中心と前記第２領域の中心を結ぶ線分は、前記矩形の短辺の半分よりも長い線分であることを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
8. 前記制御部は、前記型に対する前記型保持機構の押しつけ力、及び前記基板に対する前記基板ステージの押しつけ力の少なくとも一方を制御すること特徴とする請求項６又は７に記載のインプリント装置。
9. 前記制御部は、前記型にかかる前記型保持機の圧力、及び前記基板にかかる前記基板ステージの圧力の少なくとも一方を制御すること特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記制御部は、前記型及び前記基板の少なくとも一方を補正した後の前記第１信号強度と前記第２信号強度との差分が、前記型及び前記基板の少なくとも一方を補正する前の前記第１信号強度と前記第２信号強度との差分よりも小さくなるように、前記型保持機構及び前記基板ステージの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
11. 前記画像は、前記インプリント材の成形後に前記取得部で取得された画像であ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。
12. 前記画像は、前記インプリント材の成形中に前記取得部で取得された画像であ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。
13. 前記取得部は、前記型と前記基板との相対位置ずれを計測するアライメント計測部であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント装置。
14. 前記取得部は、前記アライメント計測部で計測する領域よりも広い領域の信号強度を取得するスプレッドカメラであることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント装置。
15. 前記取得部は、前記インプリント材を成形する前に前記第１領域及び前記第２領域を含む領域の基準信号強度を取得し、
    前記制御部は、前記基準信号強度、前記第１信号強度、及び前記第２信号強度を比較した結果に基づいて、前記型保持機構及び前記基板ステージの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
16. 型を基板上のインプリント材に接触させ、前記インプリント材を成形するインプリント処理を行うインプリント方法であって、
    前記インプリント材と前記型とを接触させる接触工程と、
    前記インプリント材に接触する前記型の領域内の第１領域と、前記インプリント材に接触する前記型の領域内であり、前記第１領域とは異なる領域に位置する第２領域とを含む領域の信号強度を取得する取得工程と、
    前記型を保持する型保持機構及び前記基板を保持する基板ステージを制御する制御工程と、を含み、
    前記制御工程は、前記第１領域の第１信号強度と前記第２領域の第２信号強度とを比較した結果に基づいて、前記型保持機構及び前記基板ステージの少なくとも一方を制御することを特徴とするインプリント方法。
17. 請求項１乃至１５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上にインプリント材のパターンを形成する形成工程と、
    前記形成工程でパターンが形成された前記基板に対して、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、パッケージングのうち、少なくとも１つの処理を行う処理工程と、を含み
    前記処理工程で処理された基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
    
    

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