JP5173311B2 - インプリント方法、インプリント装置および半導体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モールドの形状を被加工部材に転写して加工するためのインプリント方法、インプリント装置および半導体製造方法に関する。

近年、非特許文献１に紹介されているように、モールド上の微細な構造を半導体、ガラス、樹脂や金属等の基板に転写する微細加工技術が開発され注目を集めている。
これらの技術は、数ナノメートルオーダーの分解能を持つためナノインプリントあるいはナノエンボッシングなどと呼ばれている。
半導体に加え、フォトニッククリスタル等の光学素子、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ ＴｏｔａｌＡｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）、バイオチップの製造技術として幅広い分野への応用が期待されている。

このようなナノインプリントのうち、光インプリント方式を半導体製造技術に用いる場合について以下に説明する。
まず、基板（例えばシリコン基板）上に光硬化樹脂からなる層を形成する。
次に、樹脂層に所定の凹凸構造が形成されたモールドを押し当てる。
次に、ＵＶ光を照射することで光硬化樹脂を硬化させる。これにより樹脂層に凹凸構造が転写される。
この樹脂層をマスクとしてエッチング等を行い、基板へ凹凸構造が転写される。

このような半導体製造においては、高スループットが要求される。例えば、現行の光露光装置では１時間あたり１００枚の基板を処理する場合に、一枚あたりに割り当てられる時間は数十秒である。
更に、基板一枚に１００個のチップの領域がある場合、１個のチップあたり１秒以下で処理を行わなければならない。

従来において、特許文献１のインプリント装置では、チップごとにモールドと基板の位置合わせを行うダイバイダイ方式、ディスペンサにより樹脂を分散して塗布する方式が開示されている。
現在のインプリント装置では、１個のチップあたり数秒〜数十秒程度かかり、基板の一時間あたりの処理能力は数枚となっている。
Ｓｔｅｐｈａｎ Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．， Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，Ｖｏｌ．６７，Ｉｓｓｕｅ ２１，ｐｐ．３１１４−３１１６（１９９５） 米国特許第６，６９６，２２０号明細書

ところで、特許文献１のインプリント装置では、上記したようにダイバイダイ方式によってチップごとにモールドと基板の位置合わせが行なわれ、またディスペンサにより樹脂を分散して塗布する方式が採られている。
そのため、上記従来例のものでは位置合わせや、樹脂の塗布などに時間を要することとなる。
このような時間の短縮化を図るため、半導体の露光装置で活用されている、数個のチップの位置計測データを用いてステージ制御を行うグローバルアライメント方式を利用した位置合わせや、スピンコートなどの塗布方式を適用することも考えられる。

しかしながら、ナノインプリントにおいては、更に、つぎのような理由による課題を有している。
すなわち、モールドと基板とを数十ナノメートル〜数百ナノメートルの間隔にしてインプリントする必要があり、モールドと基板とを所定の間隔に位置合わせを行うために時間を要することとなる。
また、位置合わせされたモールドにより、基板に塗布された樹脂にインプリントする際に、樹脂を所定の厚さにするためには樹脂の拡散を待つ必要があり、そのため時間を要することとなる。
なお、今日では、一方において、低粘度の樹脂などが開発されてきているが、このような樹脂の特性を活用し、樹脂の充填時間を短縮することが可能となるインプリント方法の実現が希求されている。

本発明は、上記課題を踏まえ、樹脂を所定の厚さにするために樹脂の拡散を短縮して樹脂を充填することが可能となるインプリント方法、インプリント装置および半導体製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するため、次のように構成したインプリント方法、インプリント装置および半導体製造方法を提供するものである。
本発明のインプリント方法は、基板上に設けられた未硬化樹脂を、モールドと該基板との間に充填して硬化させ、該モールドの加工面に形成されたパターンをインプリントするインプリント方法であって、
前記モールドにおける第１の端部の前記基板に対する間隔と、前記モールドにおける第２の端部の前記基板に対する間隔とを、異なる間隔として前記モールドを前記基板に配置する第１の工程と、
前記モールドまたは／および前記基板を移動させることで、前記未硬化樹脂を、前記モールドの前方の端部より外側から前記モールドと前記基板との間に流入させて前記モールドと前記基板の間に充填する第２の工程と、
前記モールドまたは／および前記基板の姿勢を制御し、前記モールドにおける第１の端部の前記基板に対する間隔と、前記モールドにおける第２の端部の前記基板に対する間隔とを前記第１の工程により配置された間隔とは異なる間隔にする第３の工程と、
を有し、
前記第２の工程では、前記モールドの前方の端部の少なくとも一部と前記未硬化樹脂とを接触させた状態で前記モールドまたは／および前記基板を移動させることを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、
前記第３の工程において、前記モールドにおける第１の端部の前記基板に対する間隔と、前記モールドにおける第２の端部の前記基板に対する間隔とを等しくすることを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記第１の工程が、前記第１の端部を前記モールドの前方の端部とし、前記第２の端部を前記モールドの前方の端部に対する後方の端部とすると共に、
前記第１の端部と前記基板の間隔を、前記第２の端部と前記基板の間隔よりも狭い間隔として、前記モールドを前記基板に配置する工程を含むことを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記モールドが、前記移動させる際の進行方向側から見て、仰角となるように配置されていることを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記基板が、前記移動させる際の進行方向側から見て、伏角となるように配置されていることを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、
前記モールドの法線ベクトルを、

前記基板の法線ベクトルを、

前記モールドと前記基板を所定の間隔にしたときのモールドの法線ベクトルを

としたときに、以下の関係を満たすように、前記モールドと前記基板を制御することを特徴とする。

また、本発明のインプリント方法は、前記基板の複数の領域をインプリントする際に、該インプリントされる領域毎に回転運動と並進運動を繰り返してインプリントすることを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、
前記第１の工程が、前記第１の端部を前記モールドの前方の端部と該モールドの前方の端部に対する後方の端部とを繋ぐ前記モールドにおける一方の横の辺とし、前記第２の端部を該一方の横の辺に対する他方の横の辺とすると共に、
前記第１の端部と前記基板の間隔を、前記第２の端部と前記基板の間隔よりも狭い間隔として前記モールドを前記基板に配置する工程を含むことを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、
前記第１の工程が、前記第１の端部を前記横の辺と前記前方の端部とが交わる一方の点とし、第２の端部を該一方の点と対角にある他方の点とすると共に、
前記第１の端部と前記基板の間隔を最も狭い間隔とし、前記第２の端部と前記基板の間隔を最も広い間隔として、前記モールドを前記基板に配置する工程を含むことを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記基板の複数の領域をインプリントするに際し、前記第１の端部を既にインプリントされた側とし、前記第２の端部を未硬化樹脂の側とすることを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記第２の工程では、前記未硬化樹脂を塗布しながら前記モールドの前方の端部の少なくとも一部と前記未硬化樹脂とを接触させた状態で前記モールドまたは／および基板を移動させることで、
前記未硬化樹脂を、前記モールドの前方の端部より外側から前記モールドと前記基板との間に流入させて、前記モールドと前記基板の間に充填することを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記樹脂の塗布に際し、前記モールドと前記基板の相対的な位置変化におけるそれらの間に存在する空間の変化に伴い、前記樹脂の塗布量の制御を行うことを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記樹脂の塗布量の制御に際し、該樹脂の塗布量を、モールドの長さ、モールドと水平面の角度、基板と水平面の角度、モールドおよび基板の最短距離、モールドの速度、経過時間、に基づいて計算することを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記第２の工程と前記第３の工程とが、同時に行われることを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、基板上に設けられた未硬化樹脂を、モールドと該基板との間に充填して硬化させ、該モールドの加工面に形成されたパターンをインプリントするインプリント装置であって、
前記モールドにおける第１の端部の前記基板に対する間隔と、前記モールドにおける第２の端部の前記基板に対する間隔とを、異なる間隔として前記モールドを前記基板に配置する姿勢制御機構と、
前記モールドおよび前記基板の姿勢および位置を計測する計測機構と、
前記モールドまたは／および前記基板を移動させることで、前記未硬化樹脂を、前記モールドの前方の端部より外側からモールドと基板との間に流入させて前記モールドと前記基板の間に充填する充填機構と、
を有し、
前記充填機構は、前記モールドの前方の端部の少なくとも一部と前記未硬化樹脂とを接触させた状態で前記モールドまたは／および前記基板を移動させることを特徴とする。
また、本発明の半導体製造方法は、上記いずれかに記載のインプリント方法、または、上記インプリント装置、を用いてモールドのパターンを基板上の未硬化樹脂にインプリントする工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、樹脂を所定の厚さにするために樹脂の拡散を短縮して樹脂を充填することが可能となる。

つぎに、本発明の実施の形態における基板上に設けられた未硬化樹脂を、モールドと該基板との間に充填して硬化させ、該モールドの加工面に形成されたパターンをインプリントするインプリント方法について説明する。
本実施形態においては、本発明のインプリント方法の一例として、モールドが基板に対して平行でない状態を保ちながら、モールドや基板の面内方向の位置を変化させることによって、モールドと基板の間に樹脂を充填するインプリント方法について説明する。

図１に、上記本実施形態のインプリント方法における各工程を説明するフローチャートを示す。
本実施形態のインプリント方法は、つぎのように実施される。
（１）図１に示すように、まず、インプリントの工程を開始し、基板を基板保持部にロードする（Ｓ１−１）。なお、モールドは予め配置されている。
（２）次に、モールドに対する基板の位置計測を行なう（Ｓ１−２）。
以後の各工程においては、ここで計測した結果を元にステージの精度を利用してインプリントを行うグローバルアライメント方式を前提に説明する。
（３）まず、インプリントの第１の工程において、モールドおよび基板のステージを動かし、モールドを基板に対して所定の位置に配置する（Ｓ１−３）。
この時、モールドの第１の端部に対する基板の間隔が、第２の端部に対する基板の間隔と異なるように配置する。この状況では、モールドと基板の間には、硬化後の樹脂および気体が存在する。
（４）次に、インプリントの第２の工程において、前記基板上の未硬化樹脂が設けられた側に移動させ、その進行方向側から見て前記モールドの前方の端部より外側から、樹脂をモールドと基板の間に流入させる（Ｓ１−４）。
この過程において、モールドまたは／および基板を移動させる。これによりモールドまたは／および基板が相対的な位置変化をするとともにモールドと基板の間に樹脂が充填される。
（５）次に、インプリントの第３の工程において、モールドまたは／および基板を回転させ、第１の端部に対する基板の間隔が、第２の端部に対する基板の間隔を第１の工程により配置された間隔とは異なる間隔にする。例えば、モールドにおける第１の端部の基板に対する間隔と、モールドにおける第２の端部の基板に対する間隔とを等しくする（Ｓ１−５）。
（６）次の工程において、ＵＶ光を照射し、光硬化樹脂を硬化させる（Ｓ１−６）。
（７）次の工程において、モールドおよび基板のステージ制御によってモールドを基板から離す（Ｓ１−７）。
（８）次の工程において、基板上の全ての領域においてインプリントが終了しているかどうかを判断する（Ｓ１−８）。
ここで、終了している場合は、基板を次のエッチングなどの工程に移動するためにアンロードする（Ｓ１−９）。終了していない場合はＳ１−３に戻す。

つぎに、モールドの進行方向から見て、第１の端部がモールドにおける前方の端部、第２の端部がモールドにおける後方の端部とした構成例について説明する。
但し、本発明はこのような構成例に限られるものではなく、例えば、進行方向に対する垂直な軸に対してモールドが傾いた状態に配置し、これにより特に未硬化の樹脂側を広くすることによって樹脂を出し易くしてインプリントするようにしてもよい。

図２に、上記第１の端部がモールドにおける前方の端部、第２の端部がモールドにおける後方の端部とした構成例について説明する図を示す。
図２において、２０１はモールド、２０２は硬化後の樹脂、２０３は基板、２０４は未硬化の樹脂、２０５は基準面、２０６はモールドの目標位置、２０７は対向する基板位置、２０８は前方端部、２０９は後方端部である。
ここでは、モールドを基板に対して動かす例について説明する。また、グローバルアライメント方式で、樹脂の塗布方法はスピン塗布とする。

図２（ａ）は、モールド２０１の形状を基板２０３上の樹脂に転写し硬化させたＳ１−６の状態である。
基板上には、硬化後の樹脂２０２、未硬化の樹脂２０４が存在する。
図２（ｂ）は、モールドを基板に対して垂直方向に退避させた離型後のＳ１−７の状態である。基準面２０５は基板表面から残膜層の厚さだけ高くなったところである。
ここでは、水平な面である。紙面に向かって左側に目標とするインプリント領域がある場合、進行方向は左側矢印、前方端部２０８、後方端部２０９は図のように定義する。
当然右側に目標とするインプリント領域がある場合、進行方向は右側矢印、前方端部、後方端部は逆になる。
この残膜はない方が良いが、ここでは、所定の厚さになるように制御することを前提として説明する。この残膜は例えば数十ｎｍ〜数μｍである。従って、モールドおよび基板はこの厚さを考慮してステージの位置を決定する。次のモールドの目標位置２０６およびそれに対する基板の位置２０７とする。

図２（ｃ）は、モールドと基板を所定の位置に配置したＳ１−３の状況である。
モールドと基準面の成す角をδ（仰角）、基板と基準面の成す角をφ（伏角）となるように配置されている。
結果的に、モールドと基板の配置は、前のステップで硬化した時の前方端部の位置にてモールドおよび基板が回転したようになっている。δは０±５°以内、φは±５°以内が望ましい。
因に、□２０ｍｍのモールドを使って、δが０．１°の角度がある場合、両端部の高さの差は３４．９μｍである。
また、１°の角度がある場合の両端部の高さの差は３４９μｍであり、５°の角度の場合の両端部の高さの差は１７５０μｍである。
前方端部の位置および対向する基板の位置および角度は、装置構成、パターンのアスペクト、樹脂の性質などによって決める。
なお、図２（ｂ）の離型工程を入れる理由は、モールドおよび基板を離すこと、垂直に離型することによりパターンの壊れることを低減すること、である。
特に、パターンのアスペクト比が高い場合に有効である。この離型工程を不要とした例については実施例２で説明する。

図２（ｄ）は、前方端部と基板の間隔を保ちながらモールドを目標位置２０６に移動させ、モールドと基板の間に樹脂を充填する工程である。
当然、モールドと基板の成す角δ＋φ、樹脂の特性、表面処理によって、表面張力や毛細管力などの影響が変化し、モールドと基板の間の樹脂の充填のされ方が変わる。
例えば、モールドと基板の間を全て埋めるように充填される場合や、前方端部と基板の間隔で決まる厚さの膜が形成される場合などがある。
充填に必要な樹脂の量は、モールドと基板の間の残膜に相当する体積およびパターンの体積の総和とすることができる。

図２（ｅ）は、モールドの前方端部が目標位置に到達し、モールドおよび基板を回転させ、モールドと基板が所定の間隔になるように制御した状況である。
回転により樹脂が外に押し出される。なお、押し出された樹脂は、装置構成によってモールドより外側を露光しないようにする場合、チップの間隔を空けることによって硬化しても良いようにする場合など対処する。
また、吸引機構がある場合には吸引してもよい。

なお、チップごとのダイバイダイ方式を採用する場合には、この状況で位置合わせを行う。この後、ＵＶ光を照射することによって、樹脂にモールドのパターンを転写する。
この図２（ａ）から図２（ｅ）のプロセスを基板上の必要な個所に対して繰り返し行う。また、図２（ｄ）および図２（ｅ）の充填工程と回転工程は同時に行ってもよい。

上記構成では、つぎのような作用効果を有する。
（１）モールドおよび基板の並進運動を利用することによって、樹脂を強制的にモールドと基板の間に充填させることができる。これは、樹脂が拡散する速度に比べて早く制御できることがある。
（２）予め前方端部が基板と所定の間隔になるように制御を行っているため、必要以上の樹脂が入りにくい。
（３）モールドの進行方向に対して前方端部が後方端部より狭いことによって、前方端部が高圧、後方端部が低圧になりやすくなる。従って、樹脂が後方に拡散しやすくなる。
（４）φが伏角である場合には、重力によって樹脂がモールドと基板の間に流れやすくなる。なお、樹脂の特性に応じてこの角度は決める。
（５）回転によって樹脂を外側に押し出すことができる。

以下に、本発明の実施例について説明する。

［実施例１］
本実施例においては、本発明を適用したインプリント装置の構成例について説明する。
図３に、本実施例のインプリント装置の構成例を説明する図を示す。
図３において、３０１はモールド、３０２はモールド保持機構、３０３は基板、３０４は基板保持機構である。
３０５はモールド用ｚαβステージ、３０６はモールド用ｘｙθステージ、３０７は基板用ｚαβステージ、３０８は基板用ｘｙθステージである。
３０９は基板用干渉計、３１０は基板用ミラー、３１１はモールド用干渉計、３１２はモールド用ミラー、３１３は光学系、３１４は光学系用ｚαβステージ、３１５は光学系用ｘｙθステージ、３１６は光源である。

本実施例において、モールド３０１はモールド保持機構３０２により真空チャック方式などによって保持されている。
モールドはモールド用ｘｙθステージ３０６にて移動され、姿勢制御機構を構成するモールド用ｚαβステージ３０５にて姿勢制御することができる。
ステージ位置計測のために、計測機構を構成するモールド用干渉計３１１およびモールド用ミラー３１２が配置されている。
基板３０３は基板保持機構３０４に配置されている。基板は、基板用ｚαβステージ３０７により位置移動、基板用ｘｙθステージ３０８にて姿勢制御を行うことができる。
ステージ位置計測のために基板用干渉計３０９、基板用ミラー３１０が配置されている。
ここには不図示であるが、当然各軸に対して計測することができる。

モールドに対する基板の位置計測を行う光学系３１３は光学系用ｘｙθステージ３１５および光学系用ｚαβステージ３１４によって移動することができる。グローバル方式ではこの計測結果を基にチップごとのステージの駆動プロファイルを設定する。基板の位置移動、加圧、露光等の制御はインプリント制御機構（不図示）によって行う。
光源３１６、樹脂を塗布するための機構（不図示）を備えている。なお、モールドの範囲外の樹脂を硬化させないように遮光部材を備えている。

ここで、モールドの姿勢制御について図４を用いて説明する。
図４（ａ）において、モールドのｚαβステージは、３つのｚ方向に移動する機構で構成されている。
面を規定するそれらの３点をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃとし、モールドは□ＤＥＦＧで表される。
なお、モールドの一辺の長さはＬとする。点Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれｚのみが変数である。
当然ｘｙθステージによりそれぞれの点におけるｘ，ｙ，θに関する値を変更することができる。この平面は基準点Ｐ（０，０，ｚ_p）がｚ軸と平行に移動する。なお、ここでは簡単のため、ｘｙθステージは固定した状態で説明する。
また、辺ＤＥ，ＥＦ，ＦＧ，ＧＤの中点をそれぞれ点Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖとすると、辺ＰＳおよびＰＴの周りを回転することができる構成である。したがって、点Ｓはｙｚ平面内を移動することができ、ＤＥはＰＳと垂直である。
また、点Ｔはｘｚ平面内を移動することができ、ＥＦはＰＴと垂直である。

なお、図２は、モールドをｚｘ平面で切った断面図であり、前方端部２０８は辺ＤＧ、後方端部２０９は辺ＥＦに相当するとして良い。
従ってモールドは辺ＰＳを中心に回転する。図４（ｂ）のように点Ｄのｚ_dおよびｘｙ平面との成す角δを決めれば□ＤＥＦＧの位置が決まり、平面の数式が計算できる。
この数式に対して点Ａ，Ｂ，Ｃのｘおよびｙの値を代入すれば、それぞれの点の所定のｚの値が求まることになる。

□ＤＥＦＧの法線ベクトルは外積を用いて以下のようになる。

この平面上の任意の点をＸとすれば以下のような方程式を満たすことになる。

したがって、点Ａ，Ｂ，Ｃのｘ，ｙの値を代入することによって所定のｚの値が求まる。
同様に基板側の法線ベクトル

および各軸のｚを求めることができる。
基準面の法線ベクトルを

とすれば、これらの関係は以下を満たすように制御する。

以上により、本実施例においては、前記第３の工程が、モールドと基板の間隔が等しくなった際のモールドの法線ベクトルが、
前記モールドの法線ベクトルと前記基板の法線ベクトルに対して一次従属となるように、前記モールドと前記基板を制御する構成を採ることができる。
なお、図２では前方端部２０８を中心に回転させている。Ｄ、Ｇの位置および角度を決めることによってＰの位置が計算できる。
回転運動と同時にｘｙθステージによる移動をさせることになる。

［実施例２］
本実施例においては、本発明を適用した離型工程と配置工程が同時に行えるインプリント方法の構成例について説明する。
図５に、本実施例の構成例を説明する図を示す。
図５には、図２の本発明の実施形態で説明した構成と同じ構成には、同一の符号が付されているので、共通する部分の説明は省略する。

本実施例のインプリント方法において、図５（ａ）は、図２同様に前のインプリント領域におけるインプリントが終了した状況である。
図５（ｂ）は、モールドと基板を離型すると同時にそれぞれを配置した状況である。
モールドは前方端部２０８、基板はモールドの目標位置２０６に対向する基板位置２０７をそれぞれ回転中心にしている。
ここでの前方端部とは図４のＤＧに相当する。なお、基板が前方端部２０８を回転中心にしない理由は、２０８部分付近が離型しない可能性があるからである。当然、モールドと基板の間には硬化した樹脂がある。

図５（ｃ）は、モールドを基準面２０５に沿って移動させ、目標位置に到達した状況である。ここでの基準面は水平面であるとする。
この時、モールドと基板の間には未硬化樹脂が前方端部より外側からモールドと基板の間に流入し、モールドと基板の間に充填される。
図５（ｄ）は、モールドの目標位置２０６に到達した後、モールドおよび基板をそれぞれモールドの目標位置２０６、対向する基板の位置２０７を中心として回転させ、前方端部と後方端部におけるモールドと基板の間隔を同じにする。
この後、ＵＶ光を照射することによって光硬化樹脂を硬化させる。

所定のインプリント領域全てが終了している場合は、ステージを動かし、モールドを基板から離型し、基板をアンロードする。終了していない場合は図５（ａ）に戻る。
この構成によれば、基板の複数の領域のインプリントにおいて、インプリントされる領域毎に回転運動と並進運動を繰り返してインプリントする際、実施例１の特徴に加え、離型工程と配置工程が同時に行えるため、時間を短縮することができる。
また、離型時にモールドと基板を垂直に上げた場合は大きな離型力を必要とする。
それに対して、回転による離型は、離型力を低減する効果もある。

［実施例３］
本実施例においては、本発明を適用した進行方向に対する垂直な軸に対してモールドが傾いた状態に配置し、これにより特に未硬化の樹脂側を広くすることによって樹脂を出し易くしたインプリント方法の構成例について説明する。
本実施例においては、図１で説明した第１の端部を、モールドの前方の端部と該モールドの後方の端部とを繋ぐ該モールドにおける一方の横の辺とし、
前記第２の端部を前記一方の横の辺に対する他方の横の辺とすると共に、
前記第１の端部と前記基板の間隔を、前記第２の端部と前記基板の間隔よりも狭い間隔として前記モールドを前記基板に配置する構成が採られる。
図６に、本実施例３における基板の複数の領域をインプリントする際の、モールドと基板の位置的関係の一例を説明する図を示す。
図６において、説明のためインプリント領域に番号１−１６が振られている。

本実施例のインプリント方法において、図６（ａ）は、番号１−１０の領域のインプリントが終了し、番号１１の領域に移動中でモールドの進行方向の前方端部がＡＡ’に到達した状況である。
番号１２−１６は樹脂が未硬化の領域である。
この時のＡＡ’，ＢＢ’の断面プロファイルを図６（ｂ）、（ｃ）に示す。なお、奥行き方向の情報は省略する。進行方向に対して番号６の側の端部（硬化後）が番号１４の側（未硬化）の端部より狭くなっている場合である。

この本実施例の構成を具体的に説明するため、図４で説明した構成と対比すれば、
図４で示されるＤＧが前方の端部、本実施例における上記した第１の端部である一方の横の辺がＤＥに相当する。
また、図４で示されるＧＦが後方の端部、本実施例における上記した第２の端部がＧＦに相当する。
そして、この上記第１端部である一方の横の辺を既にインプリントされた側とし、その基板との間隔を、上記第２端部である一方の横の辺側における基板との間隔より狭くして、未硬化の樹脂側に樹脂を出し易くする構成が採られている。
その際、本実施例における上記第１の端部を、上記した横の辺と前方の端部とが交わる一方の点とし、第２の端部をこの一方の点と対角にある他方の点とすると共に、
上記した第１の端部と基板の間隔を最も狭い間隔とし、上記した第２の端部と基板の間隔を最も広い間隔として、前記モールドを前記基板に配置するようにしてもよい。
具体的に図４を用いて説明すれば、Ｄ点での位置におけるモールドと基板との間隔を最小とし、Ｇ点におけるモールドと基板との間隔を最大とし、樹脂を充填させるように構成してもよい。
一般に、樹脂が硬化している側は残膜およびパターンが存在し、樹脂が流れにくくなっている。
この構成によれば、樹脂の未硬化側を広くすることによって、この方向に樹脂の流動を促し、充填時間を短縮することができる。

［実施例４］
本実施例においては、樹脂の塗布を行いながらモールドまたは基板を移動させる、すなわち充填工程と塗布工程とを同時に行なえるようにしたインプリント方法の構成例について説明する。
図７に、本実施例の構成例を説明する図を示す。
図７には、図２の本発明の実施形態で説明した構成と同じ構成には、同一の符号が付されているので、共通する部分の説明は省略する。
図７において、７０１は塗布機構である。

本実施例のインプリント方法において、図７（ａ）は、前の領域のインプリントが終了した状況である。
樹脂を塗布するための塗布装置が配置されており、塗布機構７０１はモールドの動きに合わせて移動することができる。
図７（ｂ）は、モールドおよび基板のステージによってモールドと基板を離型した状況である。
図７（ｃ）は、モールドおよび基板を配置した状況である。この時、モールドと基準面の角度はδ、基板と基準面の角度はφである。モールドと基板の間には硬化後の樹脂が存在する。

図７（ｄ）は、樹脂を塗布しながら移動させ、モールドと基板の間に樹脂を充填する工程である。ここでは、前記モールドと前記基板の相対的な位置変化におけるそれらの間に存在する空間の変化に伴い、前記樹脂の塗布量の制御を行う。なお、樹脂を吸引する吸引機構を有することができる。
図７（ｅ）は、モールドの前方端部が目標位置に到達し、モールドおよび基板を回転させ、モールドと基板が所定の間隔になった状況である。
ＵＶ光を照射することによって光硬化樹脂を硬化させる。
所定のインプリント領域全てが終了している場合は、ステージを動かし、モールドと基板を離す。基板をアンロードする。終了していない場合は図７（ａ）に戻る。

ここで樹脂の塗布量について簡略化したモデルを用いて図８を用いて説明する。
樹脂はモールドと基板の間を全て満たしている場合や、所定の間隔で広がっている場合がある。
ここでは、モールドと基板の相対的な位置変化とともに、樹脂がモールドと基板の間を樹脂塗布機構側からすべて埋めていく場合について説明する。
モールドの端部２０８と基板の間隔がｇであるとする。モールドが進み、樹脂が台形ＡＢＣＤまで満たされているとする。
なお、ここでは図４の点Ｖが図８の点Ａに相当する。モールドが速度ｖで時間ｔ経過したときから、微小時間ｄｔの間にｖｄｔ進むことによって、台形ＢＥＦＣの面積変化ｄＳが起こる。

上記式（４）から、次のような式で表される。

従って、モールドと基板の樹脂の埋まっていない部分の変化はモールドの幅Ｌを用いて以下の式（６）のように表される。

樹脂の塗布量はこの変化を元に、モールドと基板のパターン形状、モールドから外にはみ出す量を考慮して算出する。
具体的には、樹脂の塗布量を、モールドの長さ、モールドと水平面の角度、基板と水平面の角度、モールドおよび基板の最短距離、モールドの速度、経過時間、に基づいて計算する。
当然、モールドと基板の間隔によって塗布量が一定量を超えると塗布を止めても良い。
なお、インプリント終了後のはみ出した樹脂はそのまま放置してもよいし、吸引機構があるような場合は吸引してもよい。
本実施例の構成によれば、実施例１の特徴に加え、塗布工程と充填工程を同時にできるため時間が短縮できることである。
さらに、樹脂の塗布量を大きくすることによって強制的に流入させることができる。

本発明の実施の形態のインプリント方法における各工程を説明するフローチャート。 本発明の実施の形態のインプリント方法におけるモールドの進行方向から見て、第１の端部がモールドにおける前方の端部、第２の端部がモールドにおける後方の端部とした構成例について説明する図。 本発明の実施例１におけるインプリント装置を説明する図。 本発明の実施例１におけるモールドの姿勢制御について説明する図。 本発明の実施例２における離型工程と配置工程が同時に行えるインプリント方法の構成例について説明する図。 本発明の実施例３における基板の複数の領域をインプリントする際の、モールドと基板の位置的関係の一例を説明する図。 本発明の実施例４における樹脂の塗布を行いながらモールドまたは基板を移動させる、すなわち充填工程と塗布工程とを同時に行なえるようにしたインプリント方法の構成例について説明する図。 本発明の実施例４における樹脂の塗布量について簡略化したモデルを用いて説明する図。

符号の説明

２０１：モールド
２０２：硬化後の樹脂
２０３：基板
２０４：未硬化の樹脂
２０５：基準面
２０６：モールドの目標位置
２０７：対向する基板位置
２０８：前方端部
２０９：後方端部
３０１：モールド
３０２：モールド保持機構
３０３：基板
３０４：基板保持機構
３０５：モールド用ｚαβステージ
３０６：モールド用ｘｙθステージ
３０７：基板用ｚαβステージ
３０８：基板用ｘｙθステージ
３０９：基板用干渉計
３１０：基板用ミラー
３１１：モールド用干渉計
３１２：モールド用ミラー
３１３：光学系
３１４：光学系用ｚαβステージ
３１５：光学系用ｘｙθステージ
３１６：光源
７０１：塗布機構

Claims (16)

1. 基板上に設けられた未硬化樹脂を、モールドと該基板との間に充填して硬化させ、該モールドの加工面に形成されたパターンをインプリントするインプリント方法であって、
   前記モールドにおける第１の端部の前記基板に対する間隔と、前記モールドにおける第２の端部の前記基板に対する間隔とを、異なる間隔として前記モールドを前記基板に配置する第１の工程と、
   前記モールドまたは／および前記基板を移動させることで、前記未硬化樹脂を、前記モールドの前方の端部より外側から前記モールドと前記基板との間に流入させて前記モールドと前記基板の間に充填する第２の工程と、
   前記モールドまたは／および前記基板の姿勢を制御し、前記モールドにおける第１の端部の前記基板に対する間隔と、前記モールドにおける第２の端部の前記基板に対する間隔とを前記第１の工程により配置された間隔とは異なる間隔にする第３の工程と、
   を有し、
   前記第２の工程では、前記モールドの前方の端部の少なくとも一部と前記未硬化樹脂とを接触させた状態で前記モールドまたは／および前記基板を移動させることを特徴とするインプリント方法。
2. 前記第３の工程において、前記モールドにおける第１の端部の前記基板に対する間隔と、前記モールドにおける第２の端部の前記基板に対する間隔とを等しくすることを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
3. 前記第１の工程が、前記第１の端部を前記モールドの前方の端部とし、前記第２の端部を前記モールドの前方の端部に対する後方の端部とすると共に、
   前記第１の端部と前記基板の間隔を、前記第２の端部と前記基板の間隔よりも狭い間隔として、前記モールドを前記基板に配置する工程を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインプリント方法。
4. 前記モールドが、前記移動させる際の進行方向側から見て、仰角となるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載のインプリント方法。
5. 前記基板が、前記移動させる際の進行方向側から見て、伏角となるように配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のインプリント方法。
6. 前記モールドの法線ベクトルを、
   

   

   前記基板の法線ベクトルを、
   

   

   前記モールドと前記基板を所定の間隔にしたときのモールドの法線ベクトルを
   

   

   としたときに、以下の関係を満たすように、前記モールドと前記基板を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインプリント方法。
   

   
7. 前記基板の複数の領域をインプリントする際に、該インプリントされる領域毎に回転運動と並進運動を繰り返してインプリントすることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のインプリント方法。
8. 前記第１の工程が、前記第１の端部を前記モールドの前方の端部と該モールドの前方の端部に対する後方の端部とを繋ぐ前記モールドにおける一方の横の辺とし、前記第２の端部を該一方の横の辺に対する他方の横の辺とすると共に、
   前記第１の端部と前記基板の間隔を、前記第２の端部と前記基板の間隔よりも狭い間隔として前記モールドを前記基板に配置する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
9. 前記第１の工程が、前記第１の端部を前記横の辺と前記前方の端部とが交わる一方の点とし、第２の端部を該一方の点と対角にある他方の点とすると共に、
   前記第１の端部と前記基板の間隔を最も狭い間隔とし、前記第２の端部と前記基板の間隔を最も広い間隔として、前記モールドを前記基板に配置する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
10. 前記基板の複数の領域をインプリントするに際し、前記第１の端部を既にインプリントされた側とし、前記第２の端部を未硬化樹脂の側とすることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のインプリント方法。
11. 前記第２の工程では、前記未硬化樹脂を塗布しながら前記モールドの前方の端部の少なくとも一部と前記未硬化樹脂とを接触させた状態で前記モールドまたは／および基板を移動させることで、
    前記未硬化樹脂を、前記モールドの前方の端部より外側から前記モールドと前記基板との間に流入させて、前記モールドと前記基板の間に充填することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のインプリント方法。
12. 前記樹脂の塗布に際し、前記モールドと前記基板の相対的な位置変化におけるそれらの間に存在する空間の変化に伴い、前記樹脂の塗布量の制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載のインプリント方法。
13. 前記樹脂の塗布量の制御に際し、該樹脂の塗布量を、モールドの長さ、モールドと水平面の角度、基板と水平面の角度、モールドおよび基板の最短距離、モールドの速度、経過時間、に基づいて計算することを特徴とする請求項１２に記載のインプリント方法。
14. 前記第２の工程と前記第３の工程とが、同時に行われることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のインプリント方法。
15. 基板上に設けられた未硬化樹脂を、モールドと該基板との間に充填して硬化させ、該モールドの加工面に形成されたパターンをインプリントするインプリント装置であって、
    前記モールドにおける第１の端部の前記基板に対する間隔と、前記モールドにおける第２の端部の前記基板に対する間隔とを、異なる間隔として前記モールドを前記基板に配置する姿勢制御機構と、
    前記モールドおよび前記基板の姿勢および位置を計測する計測機構と、
    前記モールドまたは／および前記基板を移動させることで、前記未硬化樹脂を、前記モールドの前方の端部より外側からモールドと基板との間に流入させて前記モールドと前記基板の間に充填する充填機構と、
    を有し、
    前記充填機構は、前記モールドの前方の端部の少なくとも一部と前記未硬化樹脂とを接触させた状態で前記モールドまたは／および前記基板を移動させることを特徴とするインプリント装置。
16. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のインプリント方法、または、請求項１５に記載のインプリント装置、を用いてモールドのパターンを基板上の未硬化樹脂にインプリントする工程を有することを特徴とする半導体製造方法。

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