JP2024042462A - インプリント装置、インプリント方法、決定方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に形成されるインプリント材のパターンに生じる欠陥を低減するのに有利な技術を提供する。【解決手段】型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、前記型と前記基板とを相対的に駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を有し、前記インプリント処理は、前記型と前記基板とを近づけることで前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させる工程を含み、前記制御部は、前記工程において前記型と前記基板上のインプリント材とが接触する第１タイミングでの前記型と前記基板とを近づける方向における前記型と前記基板との相対速度が１ｍｍ／秒以下となるように、前記駆動部を制御することを特徴とするインプリント装置を提供する。【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、決定方法及び物品の製造方法に関する。

インプリント技術は、ナノスケールの微細なパターンの転写を可能にする技術であり、半導体素子、液晶表示素子、磁気記憶媒体などの量産用のリソグラフィ技術の１つとして提案されている（特許文献１及び２参照）。インプリント技術を用いたインプリント装置では、微細なパターンの形成を低コストで実現するための技術として、光硬化法が知られている。

光硬化法では、まず、基板上に光硬化性のインプリント材（転写層）を配置し、パターンが形成された型をインプリント材に接触させる。そして、型とインプリント材とを接触させた状態で光を照射してインプリント材を硬化させ、基板上の硬化したインプリント材から型を引き離す（離型する）ことで、基板上にインプリント材のパターンを形成する。

特許文献１には、基板上に形成されるパターンの欠陥を抑制するために、型を基板の側に凸形状に変形させた状態で基板上のインプリント材に接触させる技術が開示されている。また、特許文献２には、スループットの向上と型のパターンの破損の抑制とを両立するために、型と基板上のインプリント材とを接触させる工程において、位置制御と力制御とを用いて、型と基板との相対速度を切り替える技術が開示されている。

特表２００９－５３６５９１号公報 特許第５７４５１２８号公報

しかしながら、特許文献１のように、型を基板の側に凸形状に変形させた状態で基板上のインプリント材に接触させる場合に限らず、型とインプリント材とが最初に接触する位置では、一般的に、型とインプリント材との間の気体が逃げにくくなる傾向にある。このため、型のパターンにインプリント材が十分に充填されず、基板上に形成されるパターンに欠陥が生じる可能性が高い。

また、特許文献２のように、型が基板上のインプリント材に接触する前に位置制御から力制御に切り替える場合、型がインプリント材に接触するまでに再加速して相対速度が速い状態で型とインプリント材とが接触することになる。型とインプリント材との間の気体は、型とインプリント材とが接触する際の相対速度が速いほど逃げにくくなるため、基板上に形成されるパターンに欠陥が生じる可能性が高くなる。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板上に形成されるインプリント材のパターンに生じる欠陥を低減するのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。

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、型を用いて基板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うインプリント装置であって、前記型と前記基板とを相対的に駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を有し、前記インプリント処理は、前記型と前記基板とを近づけることで前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させる工程を含み、前記制御部は、前記工程において前記型と前記基板上のインプリント材とが接触する第１タイミングでの前記型と前記基板とを近づける方向における前記型と前記基板との相対速度が１ｍｍ／秒以下となるように、前記駆動部を制御することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、基板上に形成されるインプリント材のパターンに生じる欠陥を低減するのに有利な技術を提供することができる。

本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。 本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。 型に作用する基板からの反発力を模式的に示す図である。 型と基板との相対速度と、パターンの欠陥数との関係を示す図である。 シリコン基板のショット領域の配列を示す図である。 型駆動部の速度が最も遅くなる位置と、型が基板上のインプリント材に最初に接触する接触位置とのずれ量を示す図である。 型とシリコン基板との重畳面積を示す図である。 図７に示す重畳面積比率から求められる補正量を示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、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。更に、添付図面においては、同一も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。

図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）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素子、液晶表示素子、磁気記憶媒体などのデバイスの製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置である。インプリント装置１は、基板上に供給（配置）された未硬化の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、型のパターンが転写された硬化物のパターンを形成する。

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材料（硬化性組成物）が使用される。硬化用のエネルギーとしては、電磁波や熱などが用いられる。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、具体的には、赤外線、可視光線、紫外線などを含む。

硬化性組成物は、光の照射、或いは、加熱により硬化する組成物である。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、非重合性化合物又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、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よい。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よい。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。

本明細書及び添付図面では、基板の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系で方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転及びＺ軸周りの回転のそれぞれをθＸ、θＹ及びθＺとする。

インプリント装置１は、図１に示すように、型駆動部１０４と、基板駆動部１０５と、制御部１０６と、検出部１０７と、を有する。ここで、図１に示すように、基板１０２には、その全面に、インプリント材（転写層）１０３が事前に配置（供給）されていてもよい。このように、基板１０２の全面にインプリント材１０３を事前に配置する場合には、プロセスタイムを短縮することが可能となる。また、基板上の各ショット領域（パターンを形成すべき区画領域）にインプリント処理を行う直前に、インプリント装置１が有するデイスペンサ（吐出装置）を用いて、基板上にインプリント材１０３を配置してもよい。この場合、基板１０２の部分的な凹凸に応じて、インプリント材１０３を配置することが可能となる。

型駆動部１０４は、例えば、型１０１を保持する型チャックや型チャックを支持して駆動可能なヘッドを含み、型１０１を保持して駆動する機能を有する。基板駆動部１０５は、例えば、基板１０２を保持する基板チャックや基板チャックを支持して駆動可能なステージを含み、基板１０２を保持して駆動する機能を有する。型駆動部１０４及び基板駆動部１０５は、本実施形態において、型１０１と基板１０２とを相対的に駆動して型１０１と基板１０２との間の距離を調整する駆動部として機能する。

検出部１０７は、インプリント装置１の各部の位置に関する情報を取得するための種々の検出器を含み、例えば、型駆動部１０４に設けられた検出器と、基板駆動部１０５に設けられた検出器と、を含む。検出部１０７は、本実施形態では、型１０１の位置や基板１０２の位置を検出し、これらの情報から型１０１と基板１０２との間の距離を求める。基板上に配置されるインプリント材１０３（転写層）の厚さは、一般的に、十分に薄いため、型１０１と基板上に配置されるインプリント材１０３との間の距離は、型１０１と基板１０２との間の距離とみなしてよい。但し、基板上に配置されるインプリント材１０３の厚さが無視できない場合には、例えば、外部装置を用いてインプリント材１０３の厚さを予め計測し、検出部１０７で求められる型１０１と基板１０２との間の距離に反映させればよい。

制御部１０６は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含む情報処理装置（コンピュータ）で構成され、記憶部などに記憶されたプログラムに従ってインプリント装置１の各部を統括的に制御する。制御部１０６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、型１０１を用いて基板上（の各ショット領域）にインプリント材１０３のパターンを形成するインプリント処理を行う。

インプリント処理（インプリント方法）は、一般的に、配置工程（供給工程）と、接触工程（押印工程）と、硬化工程と、離型工程と、を含む。配置工程とは、基板上に未硬化のインプリント材１０３を配置する工程である。なお、上述したように、基板１０２の全面にインプリント材１０３を事前に配置する場合には、基板上の各ショット領域に対するインプリント処理において、配置工程が省略されるため、プロセスタイムを短縮することができる。接触工程とは、型１０１と基板１０２とを相対的に近づけることで型１０１と基板上のインプリント材１０３とを接触させる工程である。硬化工程とは、型１０１と基板上のインプリント材１０３とを接触させた状態でインプリント材１０３を硬化させる工程である。離型工程とは、基板上の硬化したインプリント材１０３から型１０１を引き離す工程である。

ここで、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して、インプリント処理のうちのうちの接触工程について詳細に説明する。接触工程を開始する前のインプリント装置１が静止している状態では、型１０１が基板１０２から離れた位置に位置するように、型駆動部１０４は待機位置に待機している。この際、図２（ａ）に示すように、型１０１と基板上のインプリント材１０３との接触をスムーズに行うために、型１０１のパターンが形成されている領域を含むパターン部１０１Ａを基板１０２の側に凸形状に変形させるとよい。これにより、接触工程において、型１０１が基板上のインプリント材１０３と最初に接触する点（接触点）を、パターン部１０１の一点、具体的には、凸形状の頂点にすることができる。

型１０１のパターン部１０１Ａを凸形状に変形させた状態において、検出部１０７は、型１０１の基板１０２の側の面（表面）を全面にわたって検出することで、パターン部１０１Ａの凸形状の頂点と基板１０２との間の距離を求めて記憶する。但し、型１０１に対する基板１０２の型１０１の側の面（表面）の位置は、基板上の各位置（各ショット領域）で異なる場合がある。これは、基板１０２の厚さにムラがある場合や基板駆動部１０５が型１０１に対して平行に駆動していない場合に起こる。このような場合には、基板１０２の表面の位置を、その全面にわたって、検出部１０７で予め検出し、基板上の各位置に応じて、検出部１０７で求められる型１０１と基板１０２との間の距離を補正することで正確な距離を得ることができる。

図２（ａ）は、型１０１が基板上のインプリント材１０３と最初に接触したタイミングにおける装置状態を示している。図１に示す装置状態から図２（ａ）に示す装置状態になるまでの型駆動部１０４の駆動に関する制御（型１０１と基板１０２との間の距離に関する型駆動部１０４の制御）については幾つかの手法がある。例えば、スループットの観点では、接触工程において、型駆動部１０４の駆動に関する制御として、位置制御と、力制御と、を用いることが考えられる。具体的には、型駆動部１０４を、その駆動開始位置から目標位置に高速（第１速度）で駆動する位置制御により、型１０１が基板上のインプリント材１０３に接触する直前の位置まで駆動する。その後、型駆動部１０４を、力センサで押付力をモニタしながら低速（第１速度よりも遅い第２速度）で駆動する力制御に切り替えて、型１０１を基板上のインプリント材１０３に接触させ、押付力を目標値まで増加させる。なお、押付力とは、型１０１を基板上のインプリント材１０３に押し付ける力である。

本実施形態では、図２（ａ）に示す装置状態になる直前までは、型駆動部１０４を高速で駆動し、図２（ａ）に示す装置状態になる直前で、型駆動部１０４を低速で駆動するように、型駆動部１０４の駆動を切り替える。換言すれば、接触工程において、図２（ａ）に示す装置状態となる直前で、型１０１と基板１０２との間の距離に関する型駆動部１０４の制御を位置制御から力制御に切り替える。具体的には、図２（ａ）に示す装置状態になるまでの過程では、型駆動部１０４を位置制御し、図２（ｂ）に示すように、型１０１を基板上のインプリント材１０３に押し付ける過程では、均一な押印状態を維持するために、型駆動部１０４を力制御するとよい。従って、本実施形態では、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すような接触工程において、制御部１０６は、図２（ａ）に示す装置状態となる直前で、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える。

このような手法では、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える位置に応じて、型１０１が基板上のインプリント材１０３に最初に接触する位置における型１０１と基板１０２との相対速度が変動する。ここで、型１０１と基板１０２との相対速度は、型１０１と基板１０２とを近づける方向（Ｚ方向）における型１０１と基板１０２との相対速度である。また、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える位置（以下、「切替位置」と称する）とは、位置制御から力制御に切り替える際の型駆動部１０４（型１０１）の位置を意味する。切替位置は、位置制御から力制御に切り替えるタイミング（第２タイミング）と読み替えることが可能である。型１０１が基板上のインプリント材１０３に最初に接触する位置（以下、「接触位置」と称する）とは、型１０１が基板上のインプリント材１０３に最初に接触する際の型駆動部１０４（型１０１）の位置を意味する。接触位置は、型１０１が基板上のインプリント材１０３に最初に接触するタイミング（第１タイミング）と読み替えることが可能である。

例えば、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える手法において、切替位置が基板１０２に近すぎると、位置制御の影響が残存し、型１０１が基板１０２（インプリント材１０３）に高速で接触することになる。一方、切替位置を、検出部１０７で求められた型１０１と基板１０２との間の距離よりも上方の位置とした場合、型駆動部１０４の制動距離によっては、型１０１が基板１０２に高速で接触する可能性がある。なお、型駆動部１０４の制動距離とは、型駆動部１０４を停止させる指示をしてから型駆動部１０４が実際に停止するまでに要する距離である。更に、切替位置を、検出部１０７で求められた型１０１と基板１０２との間の距離よりも十分に上方の位置とした場合を考える。この場合、型駆動部１０４の駆動に関する制御が力制御に切り替わってからも型駆動部１０４に基板１０２からの反発力がかからず、型駆動部１０４が加速されてしまうため、型１０１が基板１０２に高速で接触する可能性がある。

このように、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える手法においては、切替位置によって、接触位置における型１０１と基板１０２との相対速度が影響を受ける。従って、切替位置は、接触位置における型１０１と基板１０２との相対速度に基づいて決定することが好ましい。

型駆動部１０４の制動距離は、基板上の位置、例えば、インプリント処理を行うショット領域の位置に応じて変動することがある。これは、接触工程において、型１０１を含む型駆動部１０４と、基板１０２を含む基板駆動部１０５との間に存在する気体が圧縮され、型１０１を押し返す力（基板１０２からの反発力）が型駆動部１０４の制動距離に寄与するからである。反発力は、気体が挟まれる構造体の距離によって変動する。

図３は、接触工程において、型１０１と基板１０２との間に挟まれた気体（圧縮された気体）に起因して型１０１に作用する基板１０２からの反発力を模式的に示す図である。図３には、基板１０２の中央付近のショット領域（フルフィールド）にインプリント処理を行う場合における反発力、及び、基板１０２の周辺付近のショット領域（パーシャルフィールド）にインプリント処理を行う場合における反発力を示している。図３を参照するに、型１０１の各領域に作用する反発力の大きさは、型１０１の各領域が対向する基板１０２や基板駆動部１０５との間の距離に依存する。

基板１０２の中央付近のショット領域に対するインプリント処理において、型１０１のパターン部１０１Ａを凸形状に変形させている場合、対向する基板１０２との間の距離が最も近くなる型１０１の領域（部分）は、パターン部１０１Ａとなる。このため、型１０１のパターン部１０１Ａに作用する反発力１０８Ａが最も大きく（強く）なる。また、型１０１のパターン部１０１Ａを除く領域（凸形状に変形していない非変形部分）と、対向する基板１０２との間の距離も短いため、型１０１の非変形部分に作用する反発力１０８Ｂも比較的大きくなる。従って、型１０１に作用する反発力１０８は、型１０１のパターン部１０１Ａに作用する反発力１０８Ａと、型１０１の非変形部分に作用する反発力１０８Ｂとの和となる。

一方、基板１０２の周辺付近のショット領域に対するインプリント処理において、型１０１のパターン部１０１Ａを凸形状に変形させている場合、型１０１の非変形部分の一部分は、基板１０２と対向せず、基板駆動部１０５と対向することになる。この際、型１０１の非変形部分の一部分と、対向する基板駆動部１０５との間の距離は長くなるため、型１０１の非変形部分の一部分に作用する反発力１０８Ｃは小さくなる。従って、型１０１に作用する反発力１０８は、型１０１のパターン部１０１Ａに作用する反発力１０８Ａと、型１０１の非変形部分の一部分に作用する反発力１０８Ｃと、型１０１の非変形部分の残りの部分に作用する反発力１０８Ｂとの和となる。

このように、型１０１に作用する基板１０２からの反発力は、基板１０２の周辺付近のショット領域にインプリント処理を行う場合よりも、基板１０２の中央付近のショット領域にインプリント処理を行う場合の方が大きくなる。制御部１０６は、型駆動部１０４を位置制御する際に、基板１０２からの反発力に応じた制御力を型駆動部１０４に与える必要があり、一般的に、制御力が大きくなるほど、型駆動部１０４の制動距離は長くなる。そこで、本実施形態では、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える手法において、基板上の複数のショット領域のそれぞれに対して、切替位置を決定（変更）する。

例えば、基板上の各ショット領域に対して実際にインプリント処理を行い、型１０１が基板上のインプリント材１０３に最初に接触する接触位置における型１０１と基板１０２との相対速度をデータベースとして記憶する。そして、かかるデータベース（各ショット領域での接触位置における型１０１と基板１０２との相対速度）に基づいて、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える切替位置を決定する。

上述したように、接触工程において、型１０１に作用する基板１０２からの反発力は、型１０１と基板１０２とが対向する領域に比べて、型１０１と基板駆動部１０５とが対向する領域の方が著しく小さい。基板１０２の各ショット領域に対する型駆動部１０４の制動距離は、型１０１と基板１０２との重畳面積（型１０１とショット領域とが対向する面積）に強い相関がある。従って、本実施形態では、型１０１と基板１０２との重畳面積に基づいて、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える切替位置を決定してもよい。なお、型１０１と基板１０２との重畳面積は、例えば、型１０１に関する設計情報及び基板上のショット領域の配列を示すレイアウト情報に基づいて予め求めることが可能である。このように、型１０１と基板１０２との重畳面積から、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える切替位置を決定することで、基板上の各ショット領域に対する切替位置を容易に決定することができる。

また、型１０１と基板１０２との重畳面積が小さいほど、型１０１に作用する基板１０２からの反発力は小さくなるため、型駆動部１０４の制動距離は短くなる。従って、型１０１と基板１０２との重畳面積が小さいほど、型１０１と基板１０２とが近づいた状態で位置制御から力制御に切り替わるように、切替位置を決定するとよい。

＜実施例１＞
実施例１では、インプリント装置１を用いてインプリント処理を行った。型１０１は、石英で構成され、パターン部１０１Ａは、他の部分よりも薄くなっている。また、基板１０２に配置されるインプリント材１０３として、光硬化性のインプリント材を用いた。型駆動部１０４を介して、２０ｋＰａ程度の圧力を、型１０１の背面に与え、パターン部１０１Ａが基板１０２の側に凸形状に変形させた。型１０１のパターン部１０１Ａを凸形状に変形させた状態において、検出部１０７を用いて型１０１の表面を検出した。その結果、パターン部１０１Ａの凸形状の頂点が基板上のインプリント材１０３に接触するのは、型１０１が基板１０２から上方に５９μｍの位置に到達するタイミングであることがわかった。

型１０１と基板上のインプリント材１０３とを接触させる接触工程では、上述したように、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える手法を採用した。ここでは、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える切替位置の条件として、基板１０２から上方に５５μｍの位置、５７μｍの位置、５９μｍの位置、６１μｍの位置、６３μｍの位置を設定した。そして、切替位置の各条件について、型１０１が基板１０２から上方に５９μｍの位置に到達したタイミングでの型１０１と基板１０２との相対速度を計測した。また、切替位置の全ての条件において、型１０１のパターン部１０１Ａの全面が基板上のインプリント材１０３に接触してから１．５秒経過した後に、型１０１を介してインプリント材１０３に紫外線を照射してインプリント材１０３を硬化させた。その後、基板上の硬化したインプリント材１０３から型１０１を引き離して、基板上に形成されたインプリント材１０３のパターンに生じている欠陥の数（欠陥数）を計測した。

図４は、切替位置の各条件に対応する、型１０１が基板上のインプリント材１０３に最初に接触した位置における型１０１と基板１０２との相対速度と、基板上に形成されたインプリント材１０３のパターンの欠陥数との関係を示す図である。なお、図４では、基板上に形成されたインプリント材１０３のパターンのうち、型１０１が基板上のインプリント材１０３に最初に接触した部分における欠陥数を示している。

図４を参照するに、型１０１と基板１０２との相対速度が１ｍｍ／秒を超えると、基板上に形成されたインプリント材１０３のパターンの欠陥数が著しく増加していることがわかる。また、切替位置を、基板１０２から上方に５９μｍの位置に設定するよりも、かかる位置から２μｍ上方である６１μｍの位置に設定した方が、型１０１と基板１０２との相対速度が遅くなっていることがわかる。従って、本実施例では、型駆動部１０４の制動距離が２μｍ程度であることがわかる。また、基板１０２から６３μｍの位置に切替位置を設定した場合、力制御に切り替わってから暫くの間、型１０１のパターン部１０１Ａの凸形状の頂点が基板上のインプリント材１０３に接触しないため、型駆動部１０４が再加速される。このため、切替位置を、基板１０２から上方に６１μｍの位置に設定するよりも、かかる位置から２μｍ上方である６３μｍの位置に設定した方が、型１０１と基板１０２との相対速度が速くなっていることがわかる。

このように、基板上に形成されるインプリント材１０３のパターンの欠陥数、特に、型１０１が基板上のインプリント材１０３に最初に接触した部分における欠陥数を低減するためには、型１０１と基板１０２との相対速度を適切に制御する必要がある。具体的には、型１０１が基板上のインプリント材１０３に最初に接触する接触位置における型１０１と基板１０２との相対速度が１ｍｍ／秒以下となるように、型駆動部１０４を制御する。なお、基板上に形成されるインプリント材１０３のパターンの欠陥数を低減する観点に注目すると、接触位置における型１０１と基板１０２との相対速度は遅いほどよい。従って、接触位置における型１０１と基板１０２との相対速度が０．５ｍｍ／秒以下、０．４ｍｍ／秒以下、或いは、０．３ｍｍ／秒以下となるように、型駆動部１０４を制御することが更に好ましい。なお、このような型駆動部１０４の制御については、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える切替位置を決定することで実現することができる。

＜実施例２＞
実施例２では、インプリント装置１を用いて、図５に示すシリコン基板１０９に対してインプリント処理を行った。図５は、シリコン基板１０９のショット領域の配列を示し、各ショット領域には、インプリント処理を行う順番がショット番号として示されている。型１０１は、石英で構成され、パターン部１０１Ａは、他の部分よりも薄くなっている。

型１０１と基板上のインプリント材１０３とを接触させる接触工程では、上述したように、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える手法を採用した。本実施例では、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える切替位置は、シリコン基板１０９の全てのショット領域に対して、共通の位置（共通設定位置）に設定した。

図６は、シリコン基板１０９の各ショット領域において、型駆動部１０４の速度が最も遅くなる位置と、型１０１が基板上のインプリント材１０３に最初に接触する接触位置とのずれ量を示す図である。具体的には、図６には、型駆動部１０４の速度が最も遅くなる位置が接触位置から上方に何μｍずれているかを示している。

図６を参照するに、シリコン基板１０９の全てのショット領域に対して切替位置を共通に設定すると、シリコン基板１０９の周辺付近のショット領域において、型駆動部１０４の速度が最も遅くなる位置と接触位置とのずれ量が大きくなることがわかる。シリコン基板１０９の各ショット領域に対して、切替位置を共通設定位置から図６に示すずれ量だけ下方にシフトさせた位置に設定してインプリント処理を行ったところ、接触位置における型１０１と基板１０２との相対速度が１ｍｍ／秒以下となった。これにより、基板上に形成されたインプリント材１０３のパターンの欠陥数が低減され、良好な欠陥状況が得られた。

このように、本実施例から、位置制御において型１０１と基板１０２との相対速度が最も遅くなる位置と、型１０１が基板上のインプリント材１０３に最初に接触する接触位置とが一致するように、切替位置を決定するとよいことがわかる。なお、位置制御において型１０１と基板１０２との相対速度が最も遅くなる位置と、接触位置との差分が許容範囲に収まるように、切替位置を決定しても、基板上に形成されるインプリント材１０３のパターンの欠陥数を低減することができる。

＜実施例３＞
実施例３では、実施例２と同様に、インプリント装置１を用いて、図５に示す
シリコン基板１０９に対してインプリント処理を行った。型１０１は、石英で構成され、パターン部１０１Ａは、他の部分よりも薄くなっている。

型１０１と基板上のインプリント材１０３とを接触させる接触工程では、上述したように、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える手法を採用した。本実施例では、型駆動部１０４の駆動に関する制御を位置制御から力制御に切り替える切替位置は、シリコン基板１０９の全てのショット領域に対して、共通の位置（共通設定位置）に設定した。

図７は、シリコン基板１０９の各ショット領域にインプリント処理を行う際の型１０１とシリコン基板１０９との重畳面積を示す図である。図７には、型１０１とシリコン基板１０９とが完全に重畳（対向）している状態での重畳面積を１として正規化した場合の各ショット領域にインプリント処理を行う際の重畳面積比率を示している。切替位置を共通設定位置から最適な位置に補正（設定）するための補正量は、図７に示す重畳面積比率から求めることができる。例えば、本実施例では、重畳面積比率をｘ、補正量をｙ［μｍ］とすると、ｙ＝－２．９ｘ＋５．２の関係があることが実験から得られた。図８は、図７に示す重畳面積比率から求められる補正量［μｍ］を示す図である。シリコン基板１０９の各ショット領域に対して、切替位置を共通設定位置から図８に示す補正量だけ下方にシフトさせた位置に設定してインプリント処理を行ったところ、接触位置における型１０１と基板１０２との相対速度が１ｍｍ／秒以下となった。これにより、基板上に形成されたインプリント材１０３のパターンの欠陥数が低減され、良好な欠陥状況が得られた。

インプリント装置１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、型などである。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭなどの揮発性又は不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡなどの半導体素子などが挙げられる。型としては、インプリント用のモールドなどが挙げられる。

硬化物のパターンは、上述の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などが行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図９（ａ）に示すように、絶縁体などの被加工材が表面に形成されたシリコンウエハなどの基板を用意し、続いて、インクジェット法などにより、被加工材の表面にインプリント材を付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材が基板上に付与された様子を示している。

図９（ｂ）に示すように、インプリント用の型を、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に向け、対向させる。図９（ｃ）に示すように、インプリント材が付与された基板と型とを接触させ、圧力を加える。インプリント材は、型と被加工材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を介して照射すると、インプリント材は硬化する。

図９（ｄ）に示すように、インプリント材を硬化させた後、型と基板を引き離すと、基板上にインプリント材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、インプリント材に型の凹凸のパターンが転写されたことになる。

図９（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、被加工材の表面のうち、硬化物がない、或いは、薄く残存した部分が除去され、溝となる。図９（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材の表面に溝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、半導体素子などに含まれる層間絶縁用の膜、即ち、物品の構成部材として利用してもよい。

なお、本実施形態では、インプリント装置１を例に本発明を説明してきたが、これに限定されるものではない。例えば、位置制御において型１０１と基板１０２との相対速度が最も遅くなる位置と、接触位置との差分が許容範囲（例えば、ゼロ）に収まるように、切替位置を決定する決定方法も本発明の一側面を構成する。

本明細書の開示は、以下のインプリント装置、インプリント方法、決定方法及び物品の製造方法を含む。

（項目１）
型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、
前記型と前記基板とを相対的に駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
を有し、
前記インプリント処理は、前記型と前記基板とを近づけることで前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させる工程を含み、
前記制御部は、前記工程において前記型と前記基板上のインプリント材とが接触する第１タイミングでの前記型と前記基板とを近づける方向における前記型と前記基板との相対速度が１ｍｍ／秒以下となるように、前記駆動部を制御することを特徴とするインプリント装置。

（項目２）
前記制御部は、
前記工程において、前記型と前記基板との間の距離に関する前記駆動部の制御を位置制御から力制御に切り替え、
前記第１タイミングでの前記相対速度が１ｍｍ／秒以下となるように、前記位置制御から前記力制御に切り替える第２タイミングを決定することを特徴とする項目１に記載のインプリント装置。

（項目３）
前記基板は、前記インプリント処理が行われる複数のショット領域を含み、
前記制御部は、前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記第２タイミングを決定することを特徴とする項目２に記載のインプリント装置。

（項目４）
前記制御部は、前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記工程において前記型とショット領域とが対向する面積に基づいて、前記第２タイミングを決定することを特徴とする項目３に記載のインプリント装置。

（項目５）
前記制御部は、前記面積が小さいほど、前記型と前記基板とが近づいた状態で前記位置制御から前記力制御に切り替わるように、前記第２タイミングを決定することを特徴とする項目４に記載のインプリント装置。

（項目６）
前記制御部は、
前記工程において、前記型と前記基板との間の距離に関する前記駆動部の制御を位置制御から力制御に切り替え、
前記位置制御において前記型と前記基板との相対速度が最も遅くなるタイミングと、前記第１タイミングとの差分が許容範囲に収まるように、前記位置制御から前記力制御に切り替える第２タイミングを決定することを特徴とする項目１に記載のインプリント装置。

（項目７）
前記制御部は、前記位置制御において前記型と前記基板との相対速度が最も遅くなるタイミングと、前記第１タイミングとが一致するように、前記第２タイミングを決定することを特徴とする項目６に記載のインプリント装置。

（項目８）
型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インプリント方法であって、
前記型と前記基板とを近づけることで前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させる工程を有し、
前記工程では、前記型と前記基板とを相対的に駆動する駆動部に関する制御を位置制御から力制御に切り替え、
前記工程を行う前に、前記位置制御において前記型と前記基板とを近づける方向における前記型と前記基板との相対速度が最も遅くなるタイミングと、前記工程において前記型と前記基板上のインプリント材とが接触する第１タイミングとの差分が許容範囲に収まるように、前記位置制御から前記力制御に切り替える第２タイミングを決定することを特徴とするインプリント方法。

（項目９）
前記位置制御において前記型と前記基板とを近づける方向における前記型と前記基板との相対速度が最も遅くなるタイミングと、前記第１タイミングとが一致するように、前記第２タイミングを決定することを特徴とする項目８に記載のインプリント方法。

（項目１０）
型と基板とを相対的に駆動する駆動部を有するインプリント装置で行われる、前記型と前記基板とを近づけることで前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させる工程において、前記駆動部に関する制御を位置制御から力制御に切り替えるタイミングを決定する決定方法であって、
前記位置制御において前記型と前記基板とを近づける方向における前記型と前記基板との相対速度が最も遅くなるタイミングと、前記工程において前記型と前記基板上のインプリント材とが接触するタイミングとの差分が許容範囲に収まるように、前記位置制御から前記力制御に切り替えるタイミングを決定することを特徴とする決定方法。

（項目１１）
項目１乃至７のうちいずれか１項目に記載のインプリント装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
処理された前記基板から物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。

（項目１２）
項目８又は９に記載のインプリント方法を用いてパターンを基板に形成する工程と、
前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
処理された前記基板から物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。

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。

１：インプリント装置 １０１：型 １０２：基板 １０４：型駆動部 １０５：基板駆動部 １０６：制御部

Claims (12)

1. 型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、
   前記型と前記基板とを相対的に駆動する駆動部と、
   前記駆動部を制御する制御部と、
   を有し、
   前記インプリント処理は、前記型と前記基板とを近づけることで前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させる工程を含み、
   前記制御部は、前記工程において前記型と前記基板上のインプリント材とが接触する第１タイミングでの前記型と前記基板とを近づける方向における前記型と前記基板との相対速度が１ｍｍ／秒以下となるように、前記駆動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、
   前記工程において、前記型と前記基板との間の距離に関する前記駆動部の制御を位置制御から力制御に切り替え、
   前記第１タイミングでの前記相対速度が１ｍｍ／秒以下となるように、前記位置制御から前記力制御に切り替える第２タイミングを決定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. 前記基板は、前記インプリント処理が行われる複数のショット領域を含み、
   前記制御部は、前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記第２タイミングを決定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. 前記制御部は、前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記工程において前記型とショット領域とが対向する面積に基づいて、前記第２タイミングを決定す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、前記面積が小さいほど、前記型と前記基板とが近づいた状態で前記位置制御から前記力制御に切り替わるように、前記第２タイミングを決定す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、
   前記工程において、前記型と前記基板との間の距離に関する前記駆動部の制御を位置制御から力制御に切り替え、
   前記位置制御において前記型と前記基板との相対速度が最も遅くなるタイミングと、前記第１タイミングとの差分が許容範囲に収まるように、前記位置制御から前記力制御に切り替える第２タイミングを決定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. 前記制御部は、前記位置制御において前記型と前記基板との相対速度が最も遅くなるタイミングと、前記第１タイミングとが一致するように、前記第２タイミングを決定す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. 型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インプリント方法であって、
   前記型と前記基板とを近づけることで前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させる工程を有し、
   前記工程では、前記型と前記基板とを相対的に駆動する駆動部に関する制御を位置制御から力制御に切り替え、
   前記工程を行う前に、前記位置制御において前記型と前記基板とを近づける方向における前記型と前記基板との相対速度が最も遅くなるタイミングと、前記工程において前記型と前記基板上のインプリント材とが接触する第１タイミングとの差分が許容範囲に収まるように、前記位置制御から前記力制御に切り替える第２タイミングを決定することを特徴とするインプリント方法。
9. 前記位置制御において前記型と前記基板とを近づける方向における前記型と前記基板との相対速度が最も遅くなるタイミングと、前記第１タイミングとが一致するように、前記第２タイミングを決定することを特徴とする請求項８に記載のインプリント方法。
10. 型と基板とを相対的に駆動する駆動部を有するインプリント装置で行われる、前記型と前記基板とを近づけることで前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させる工程において、前記駆動部に関する制御を位置制御から力制御に切り替えるタイミングを決定する決定方法であって、
    前記位置制御において前記型と前記基板とを近づける方向における前記型と前記基板との相対速度が最も遅くなるタイミングと、前記工程において前記型と前記基板上のインプリント材とが接触するタイミングとの差分が許容範囲に収まるように、前記位置制御から前記力制御に切り替えるタイミングを決定することを特徴とする決定方法。
11. 請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
    処理された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。
12. 請求項８又は９に記載のインプリント方法を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
    処理された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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