JP6029268B2 - インプリント装置、それを用いた物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置、それを用いた物品の製造方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加え、基板上の未硬化樹脂を型（モールド）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の１つとして、光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板（ウエハ）上のインプリント領域であるショットに紫外線硬化樹脂（インプリント材、光硬化性樹脂）を塗布する。次に、この樹脂（未硬化樹脂）を型により成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで引き離すことにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。

上記技術を採用したインプリント装置では、型と基板上の樹脂とを押し付ける際に、例えばショット上に異物が付着していると、型のパターン部が異物と接触し破損する可能性がある。また、特にデバイス（物品）の量産時には、型を使用した押し付け動作が頻繁に行われることから、パターン部の耐久性の劣化や離型性の低下が発生し易い。そこで、通常、使用する型を予め複数準備して定期的に交換する。したがって、使用する型の製造コストを抑えることは、インプリント装置を採用するリソグラフィー工程では重要となる。この型の製造について、特許文献１は、フォトマスク製造技術などを用いて製造したマスターモールドから、実際にインプリント装置にて使用するレプリカモールドを製造する方法を開示している。

一方、従来の縮小投影型の半導体露光装置と同様に、このインプリント装置においても型と基板との相対位置（ＸＹＺ軸の３次元方向）を合わせることが重要である。この位置合わせについて、特許文献２は、距離計測機構を用いたＺ軸方向の位置計測と、面内位置計測機構を用いたＸＹ軸方向の位置計測とを実施して、型と基板との相対位置を計測するパターン形成装置を開示している。

特開２００８−２０７４７５号公報 特開２００７−１３９７５２号公報

ここで、インプリント装置に用いる型は、ガラスや金属などの材質で、平板状の本体部と、その平板の一方の面上に形成された凸部とからなる。この凸部は、その表面に微細パターンを有し、インプリント処理時には基板上の樹脂と接触する。したがって、凸部の外形は、被転写位置であるショットの形状に影響するため、型の製造の際には、凸部の外形と内部の微細パターンとの相対位置も精度良く調整する必要がある。また、マスターモールドと同様の形状であるレプリカモールドは、ブランクモールドにおける微細パターンが加工されていない滑らかな表面を有する凸部（被転写部）に、マスターモールドのパターン部と同一形状のパターンを転写することで製造される。このとき、ブランクモールドの凸部に対してパターンを正確に転写するためには、この凸部と、原版に形成されたマスターモールドと同一形状のパターン部との平面方向の相対位置を合わせる必要がある。一般的に、この位置合わせは、ブランクモールドの外形に対して所定の位置に凸部を作成した後、ブランクモールドの外形と原版のパターン部の相対位置を合わせることにより行う。しかしながら、ブランクモールドの凸部には製造誤差が存在するため、その外形を用いた位置合わせには精度的に限界がある。これに対して、レプリカモールドの製造方法を示す特許文献１では、原版のパターン部とブランクモールドの凸部との位置合わせについてはなんら触れられていない。また、パターン形成装置を示す特許文献２では、原版のパターン部とブランクモールドの凸部との両方に形成されたアライメントマークを用いて位置合わせを行う。しかしながら、ブランクモールドの製造コストを抑える観点から、ブランクモールドにはアライメントマークを形成しないことが望ましい。

上述のとおり、例えば半導体デバイス製造工程においてインプリント装置を採用する場合には、型の使用寿命による定期的な交換を要するため、型として上記のようなレプリカモールドを使用することが望ましい。しかしながら、一般的にレプリカモールドの製造には、実際のデバイス製造工程で使用されるインプリント装置とは別のレプリカモールド製造装置を使用するため、そのための設備投資コストおよび製造装置の設置スペースなどを別途要する。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、レプリカモールドの製造に際し、ブランクモールド（被処理部材）の凸部に対してパターン部を形成するの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。

上記課題を解決するために、本発明は、未硬化樹脂を原版に形成されたパターン部と被処理部材が有する凸部とにより挟み硬化させることにより、凸部の表面に樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、被処理部材を保持して移動する部材保持部と、原版を保持して移動する原版保持部と、原版保持部に設置され、被処理部材の表面との距離を計測する計測部と、被処理部材に対して原版保持部を凸部の表面の平面方向に移動させつつ計測部が計測した計測値に基づいて凸部の位置を特定し、凸部とパターン部との位置合わせを実施させた後、部材保持部または原版保持部の少なくともいずれか一方を原版と被処理部材の間隔が狭くなる方向に移動させることで前記未硬化樹脂を挟む処理を実施させる制御部と、を有する。

本発明によれば、レプリカモールドの製造に際し、ブランクモールドの凸部に対してパターン部を形成するのに有利なインプリント装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。 第１実施形態のパターン部形成工程の流れを示すフローチャートである。 ブランクモールド上の計測位置に関する図である。 基準モールドを用いた計測部補正量を求める方法を説明する図である。 第１実施形態のパターン転写工程での動作を示す図である。 凸部の表面に傾きが存在する場合の計測値とその傾き量を示す図である。 レプリカモールドのパターン部の最終加工工程での動作を示す図である。 第２実施形態のパターン部形成工程の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係るインプリント装置について説明する。図１は、本実施形態に係るインプリント装置１の構成を示す図である。このインプリント装置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、被処理基板であるウエハ上（基板上）の未硬化樹脂をモールド（型）で成形し、ウエハ上に樹脂のパターンを形成する装置である。さらに、本実施形態のインプリント装置１は、上記のような通常のインプリント処理以外に、同一のパターン部を有するレプリカモールドを複数製造するために、ブランクモールドの凸部にパターン部を形成するパターン部形成処理をも実施する。図１では、このパターン部形成処理を実施する場合のインプリント装置１の例を示している。ここで、「レプリカモールド」とは、通常のインプリント処理にて採用されるモールドのうち、マスターモールドが有するパターン部を基準として製造された、同一形状のパターン部を有するモールドである。また、「ブランクモールド」とは、パターン部が形成（加工）されておらず、滑らかな表面のままの凸部（被転写部）を有し、後にこの凸部にパターン部が形成されることでレプリカモールドとなる被処理部材である。これらのモールドについては、以下詳説する。なお、ここでは、インプリント装置１のインプリント方式は、光硬化法を採用するものとする。また、以下の図においては、ウエハ上の樹脂に対して照射される紫外線の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。インプリント装置１は、まず、光照射部２と、モールド保持機構３と、ウエハステージ４と、塗布部５と、制御部６とを備える。

光照射部２は、インプリント処理の際に、モールド（ブランクモールド７）に対して紫外線８を照射する。この光照射部２は、不図示の光源と、この光源から射出された紫外線８をインプリントに適切な光に調整するための光学素子とから構成される。なお、本実施形態では光硬化法を採用するために光照射部２を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、光照射部２に換えて、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱源部を設置することとなる。

通常のインプリント処理の際には、モールドとして、例えば、本実施形態のインプリント装置１で製造するレプリカモールドを採用し得る。このレプリカモールドは、外周形状が矩形であり、後述するウエハステージ４に載置されるウエハに対する面に３次元状に形成されたパターン部（例えば回路パターンなどの転写すべき凹凸）を含む凸部を有する。レプリカモールドの材質は、石英などの紫外線８を透過させることが可能な材料である。さらに、レプリカモールドは、以下のような変形を容易とするために、紫外線８が照射される面に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さを有するキャビティ（凹部）が形成された形状としてもよい。

一方、パターン部形成処理の際には、被処理部材として、ブランクモールド７がモールド保持機構３に設置される。このブランクモールド７は、上述のとおり、パターン部（凹凸）が形成されてない凸部７ａを有し、後にレプリカモールドとなる構成部材である。凸部７ａの平面サイズは、例えば２６×３３ｍｍであり、凸部７ａの厚み（高さ）は、例えばその周囲の非凸部の面（凸部以外の面）から３０μｍである。また、凸部７ａの表面には、パターン部を生成する樹脂の付着を促進するため、例えば有機系の化学化合物からなる密着剤が塗布（コーティング）されていることが望ましい。

モールド保持機構（部材保持部）３は、レプリカモールドまたはブランクモールド７（以下「モールド類」という）を保持するモールドチャック１０と、このモールドチャック１０を保持しつつ移動可能とするモールド駆動機構１１とを含む。モールドチャック１０は、モールド類における紫外線８の照射面側の外周領域を真空吸着力や静電力により引き付けることでモールド類を保持し得る。例えば、モールドチャック１０が真空吸着力によりモールド類を保持する場合には、モールドチャック１０は、外部に設置された不図示の真空ポンプに接続され、この真空ポンプのＯＮ／ＯＦＦによりモールド類の脱着が切り替えられる。また、モールドチャック１０およびモールド駆動機構１１は、光照射部２から射出された紫外線８がウエハステージ４上に載置されたウエハまたは原版１３に向けて照射されるように、中心部（内側）に開口領域１２を有する。この開口領域１２には、不図示であるが、開口領域１２の一部とレプリカモールドとで囲まれる空間を密閉空間とする光透過部材（例えばガラス板）が設置され、真空ポンプなどを含む圧力調整装置により空間内の圧力が調整される。この圧力調整装置は、例えば、レプリカモールドとウエハ上の未硬化樹脂との押し付け動作に際し、空間内の圧力をその外部よりも高く設定することでパターン部をウエハに向かい凸形に撓ませ、未硬化樹脂に対してパターン部の中心部から接触させる。これにより、パターン部と未硬化樹脂との間に気体（空気）が閉じ込められるのを抑え、パターン部に未硬化樹脂を隅々まで充填させることができる。さらに、モールド保持機構３は、不図示であるが、モールドチャック１０におけるモールド類の保持側に、モールド類の側面に外力または変位を与えることによりレプリカモールド（パターン部）の形状を補正する倍率補正機構を有する。

モールド駆動機構１１は、通常のインプリント処理の際にはレプリカモールドとウエハ上の未硬化樹脂と、パターン部形成処理の際にはブランクモールド７と原版１３とで、押し付けまたは引き離しを選択的に行うようにモールド類を各軸方向に移動させる。このモールド駆動機構１１は、単一の駆動系であってもよいし、粗動駆動系と微動駆動系との組み合わせであってもよい。単一の駆動系の場合には、この駆動系は、少なくともＺ軸方向に駆動する。一方、粗動駆動系と微動駆動系との組み合わせの場合には、粗動駆動系は、主にＺ軸方向に長距離駆動し、微動駆動系は、粗動駆動系に追従して、例えば６軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚ）方向に微小駆動する。なお、これらの駆動系に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータやエアシリンダがある。また、インプリント装置１における押し付けおよび引き離し動作は、モールド類をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、ウエハステージ４をＺ軸方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させてもよい。

通常のインプリント処理の際の被処理基板は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などのウエハである。このウエハの被処理面には、レプリカモールドに形成されたパターン部により成形される紫外線硬化樹脂（以下「樹脂」という）が塗布される。

一方、パターン部形成処理の際には、原版１３がウエハステージ４のチャック１４に載置される。この原版１３は、その表面にブランクモールド７の凸部７ａに転写されるべきパターンが形成（加工）されたパターン部１３ａを有する。原版１３の材質は、上記ウエハと同様のシリコン系が望ましいが、例えば石英などでもよい。また、パターン部１３ａの表面には、凸部７ａのパターン部を生成する樹脂の付着（残留）を防止するため、例えばフッ素系の材料からなる離型剤が塗布（コーティング）されている。さらに、原版１３は、その表面におけるパターン部１３ａの周辺領域の一部に、パターン部１３ａの平面位置を特定するためのアライメントマークが設置されている。このアライメントマークは、少なくとも１つ存在すればよいが、より高精度に平面位置を特定するために、パターン部１３ａの形成位置を中心とした四隅に１つずつ存在することが望ましい。

ウエハステージ（原版保持部）４は、ウエハまたは原版１３を保持し、レプリカモールドとウエハ上の未硬化樹脂との、またはブランクモールド７と原版１３上の未硬化樹脂との押し付けに際し、モールド類と未硬化樹脂との位置合わせを実施する。このウエハステージ４は、ウエハまたは原版１３を吸着力により保持するチャック１４と、このチャック１４を機械的手段により保持し、各軸方向に移動可能とするステージ駆動機構１５とを含む。このステージ駆動機構１５は、単一の駆動系であってもよいし、粗動駆動系と微動駆動系との組み合わせであってもよい。単一の駆動系の場合には、この駆動系は、少なくともＸＹ軸による平面方向（水平方向）に駆動する。一方、粗動駆動系と微動駆動系との組み合わせの場合には、粗動駆動系は、主にＸＹ軸による平面方向に長距離駆動し、微動駆動系は、粗動駆動系に追従して、例えば６軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚ）方向に微小駆動する。なお、これらの駆動系に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータや平面モータがある。

また、ウエハステージ４は、モールド類に向かう側に、モールドチャック１０に保持されたモールド類の表面までの距離（以下「ギャップ量」という）を計測する計測部１６を備える。この計測部１６としては、例えば、その内部に、計測用光源（例えばレーザ照射部）、撮像素子（センサ）、および解析機構などを含む構成があり得る。この場合、計測用光源から射出された光（レーザ）は、モールド類の表面に到達して反射し、計測部１６に再度戻る。この戻り光を、例えばＣＣＤなどの撮像素子が観測し、その観測結果に基づいて、解析機構がギャップ量を算出する。この計測方法には、例えば、計測方向に対して斜めに光を入射させたときの戻り光の位置に基づいてギャップ量を計測する方法や、戻り光と参照光との干渉縞に基づいてギャップ量を計測する方法がある。ここで、参照光のビームスポット径は、８０μｍ程度であり、このビームスポット径の範囲内における計測値の平均が計測位置でのギャップ量となる。

塗布部５は、モールド保持機構３の近傍に設置され、ウエハ上または原版１３上に樹脂（未硬化樹脂）を塗布する。ここで、この樹脂は、紫外線８を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性樹脂（インプリント材）であり、半導体デバイス製造工程やレプリカモールドの製造工程などの各種条件により適宜選択される。この塗布部５は、例えば液滴吐出方式（ドロップ式）を採用し、吐出ノズル５ａから吐出される樹脂の量は、ウエハ上または原版１３上に形成される樹脂の所望の厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。

制御部６は、インプリント装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部６は、例えば、コンピュータなどで構成され、インプリント装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部６は、少なくともモールド保持機構３や、計測部１６を含むウエハステージ４、塗布部５または後述のアライメント計測系１７などの動作を制御し、それに関わる各種演算処理を実行する。なお、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）構成してもよいし、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）構成してもよい。

さらに、インプリント装置１は、アライメント計測系１７や、不図示であるが、モールド類を装置外部からモールド保持機構３へ搬送するモールド搬送機構、またはウエハや原版１３を装置外部からウエハステージ４へ搬送する基板搬送機構などを含み得る。特に、アライメント計測系（アライメントスコープ）１７は、例えばパターン部形成処理において、チャック１４に載置された原版１３のアライメントマークを観測（検出）し、パターン部１３ａのパターン位置を特定する。なお、インプリント装置１の構成上、例えば、ウエハステージ４を複数搭載したり、１つのウエハステージ４が複数のウエハや原版１３を保持したり、または塗布部５を複数搭載したりするなどの種々の変更があり得る。

次に、インプリント装置１による処理動作について説明する。本実施形態のインプリント装置１は、通常のインプリント処理を行うと共に、これとは別の処理として、レプリカモールドの製造のためのブランクモールド７に対するパターン部形成処理も行う。まず、通常のインプリント処理について概略で説明する。まず、制御部６は、基板搬送機構によりウエハステージ４上のチャック１４にウエハを載置および固定させ、ステージ駆動機構１５によりウエハを塗布部５の塗布位置へ移動させる。次に、塗布部５は、塗布工程として、ウエハの所定の被処理領域であるショットに樹脂（未硬化樹脂）を塗布する。次に、制御部６は、ウエハ上の前記ショットがモールド（例えばレプリカモールド）に形成されたパターン部の直下に位置するようにステージ駆動機構１５を移動させる。次に、制御部６は、モールド駆動機構１１を駆動させ、ウエハ上の樹脂にモールドを押し付ける（押型工程）。この押し付けにより、樹脂は、パターン部の凹凸に充填される。この状態で、制御部６は、硬化工程として、光照射部２にモールドの上面から紫外線８を照射させ、モールドを透過した紫外線８により樹脂を硬化させる。そして、樹脂が硬化した後に、制御部６は、モールド駆動機構１１を再駆動させ、モールドを樹脂から引き離す（離型工程）。これにより、ウエハ上の前記ショットの表面には、パターン部の凹凸部に倣った３次元形状の樹脂のパターン（層）が成形される。このような一連のインプリント動作をステージ駆動機構１５の駆動によりショットを変更しつつ複数回実施することで、１枚のウエハ上に複数の樹脂のパターンを成形することができる。

次に、パターン部形成処理について説明する。図２は、本実施形態に係るパターン部形成処理の流れ（動作シーケンス）を示すフローチャートである。まず、制御部６は、パターン部形成処理を開始すると、基板搬送機構を利用し、原版１３をウエハステージ４上のチャック１４に搬入させ、載置および固定させる（ステップＳ１００）。ここで、原版１３は、装置外部から直接搬入されてもよいし、例えば、予め装置内の格納部（不図示）に格納され、この格納部から搬入されてもよい。次に、制御部６は、アライメント計測系１７により、原版１３に形成されているパターン部１３ａのパターン位置を検出し特定する（ステップＳ１０１）。ここで、「パターン位置」とは、パターンの平面方向（ＸＹθ）の位置であり、このうちＸＹ軸方向は、アライメント計測系１７による計測中心からのシフトずれを、θ方向（回転方向）は、ウエハステージ４のＸＹ軸方向の駆動軸からの回転ずれをそれぞれ示す。また、この場合のアライメント計測系１７による計測中心は、例えばウエハの中心位置をゼロとする位置である。制御部６は、アライメント計測系１７に対し、原版１３に配置されたアライメントマークを検出させるが、このとき２つ以上のアライメントマークを検出させれば、θ方向のずれ量を特定することができる。また、２つ以上のアライメントマークを検出する際には、制御部６は、理想的な仮想マーク計測用の位置に原版１３を移動させて、アライメント計測系１７により検出させることで、各アライメントマークの理想位置からのずれ量を特定する。ここで、原版１３におけるＸＹ平面内の各アライメントマークの理想位置が既知であり、各アライメントマークとパターン部１３ａとの位置関係も既知であるとする。なお、別途、外部装置による計測でパターン位置が既知である場合には、ここでのアライメント計測処理を省略し、既知のパターン位置をステップＳ１０１の計測結果として以後の工程にて参照してもよい。次に、制御部６は、モールド搬送機構を利用し、ブランクモールド７をモールド保持機構３のモールドチャック１０に搬入させ、保持および固定させる（ステップＳ１０２）。ここでも、ブランクモールド７は、装置外部から直接搬入されてもよいし、例えば、予め装置内の格納部（不図示）に格納され、この格納部から搬入されてもよい。

次に、制御部６は、ステップＳ１０３およびＳ１０４として、計測部１６に対してブランクモールド７の凸部７ａと、その周辺の平面領域（以下「非凸部」という）７ｂとを計測させる。まず、ステップＳ１０３では、制御部６は、計測部１６が予め指定された計測点を計測できる位置に、ステージ駆動機構１５を平面駆動させる。そして、ステップＳ１０４では、制御部６は、計測部１６によりギャップ量を計測させる。制御部６は、これらステップＳ１０３およびＳ１０４の動作を、指定された全ての計測点の計測が終了するまで繰り返し実行する。なお、制御部６は、この動作の繰り返しを、ステージ駆動機構１５のステップ駆動とギャップ量の計測とを計測点ごとに繰り返すステップ・アンド・リピート方式で実行してもよい。または、制御部６は、この動作の繰り返しを、ステージ駆動機構１５をスキャン駆動させつつギャップ量の計測を同時に行うステップ・アンド・スキャン方式で実行してもよい。

ここで、ブランクモールド７上の計測位置について説明する。図３は、ブランクモールド７上の計測位置を示す図である。特に、図３（ａ）は、計測部１６側から見たブランクモールド７上の計測位置と、そのＸＹ軸の両位置におけるＺ軸方向の計測値を示す図である。ステップＳ１０４では、制御部６は、計測部１６により、例えば、互いに直交する、凸部７ａに対するＸ軸方向の位置計測用である被計測線（被計測位置）２０と、凸部７ａに対するＹ軸方向の位置計測用である被計測線２１とを計測する。この計測では、ステージ駆動機構１５は、例えば、ブランクモールド７の中心など設計上の凸部７ａの中心を基準として、Ｘ軸駆動およびＹ軸駆動する。２つの被計測線２０、２１の寸法（計測範囲）は、それぞれ凸部７ａの平面寸法に非凸部７ｂにおける一定の計測分を含む範囲となる。例えば、凸部７ａのＸ軸方向の長さが３３ｍｍであるとすると、Ｘ軸方向の被計測線２０の長さは、３３ｍｍ＋数ｍｍ×２（両端分）となる。なお、この例では、計測範囲を凸部７ａの内側も含む一直線としているが、例えば、凸部７ａのおおよその位置が予め既知である場合は、計測範囲を凸部７ａの端部付近に限定してもよい。また、この例では、計測箇所を２つの被計測線２０、２１の２箇所としているが、平均化効果により計測精度を向上させるため、Ｘ軸およびＹ軸方向にてそれぞれ２つ以上の計測範囲を指定してもよい。具体的には、例えば、一方のＸ軸方向の計測を少なくとも１つ以上の他方のＹ軸方向の位置に対して実施させればよい。

この計測にて得られる計測値２２、２３を、図３（ａ）に示すように凸部７ａの位置に対応させてプロットすると、凸部７ａは、非凸部７ｂに対して計測部１６から近い距離にあるため、凸部７ａと非凸部７ｂとで計測値に差分が生じる。したがって、制御部６は、この差分から凸部７ａの端部の段差の位置を特定することができる。なお、実際の計測では、様々な要因により計測値にバラツキが発生するため、制御部６は、計測値に対して移動平均処理を実行し、計測値をスムージングすることが望ましい。また、特に凸部７ａの端部での角付近の計測値は、ビームスポット径の影響を受け、凸部端点（段差位置）がはっきりと見られず、なだらかに推移したものとなる。そこで、本実施形態では、凸部７ａと非凸部７ｂとの高さの差が既知であることを利用し、制御部６は、この高さの差と各計測点同士の差分とを比較することで、凸部端点を特定する。

図３（ｂ）は、この凸部端点の特定に関し、図３（ａ）に示すＸ軸方向の被計測線２０における左側の段差部分の計測値を拡大した概念図である。図３（ｂ）において、複数の点２４は、計測部１６による１点ごとの計測値であり、凸部７ａの表面位置２５および非凸部７ｂの表面位置２６を取っている。この場合、制御部６は、例えば、凸部７ａと非凸部７ｂとの表面位置から中間値２７を算出し、計測値がなだらかに変化している部分の計測値と中間値２７とが交わる位置２８を凸部端点と特定し得る。

図２のフローチャートに戻り、次に、制御部６は、ステップＳ１０３およびＳ１０４にて得られた計測値に基づいて、凸部７ａの位置（凸部位置）を算出する（ステップＳ１０５）。ここで、「凸部位置」とは、凸部７ａの平面方向（ＸＹθ）の位置であり、このうちＸＹ軸方向は、計測部１６の計測中心からのシフトずれを、θ方向（回転方向）は、ウエハステージ４のＸＹ軸方向の駆動軸からの回転ずれをそれぞれ示す。また、この場合の計測部１６の計測中心は、例えばブランクモールド７の中心位置をゼロとする位置である。このとき、制御部６は、凸部位置のＸ位置（中心座標ｘ）を、Ｘ軸方向の計測結果である計測値２２から得られる左右両端の各段差の位置の平均として算出する。同様に、制御部６は、凸部位置のＹ位置（中心座標ｙ）を、Ｙ軸方向の計測結果である計測値２３から得られる上下両端の各段差の位置の平均として算出する。さらに、制御部６は、凸部７ａの理想位置からの回転量θを、計測値２２、２３の両計測結果から算出する。具体的には、まず、Ｘ軸方向の計測値２２から得られる凸部７ａのＸ軸方向の長さをＸ_Ｍ、凸部７ａのＸ軸方向の設計値（例えば３３ｍｍ）をＸ_Ｄとする。同様に、Ｙ軸方向の計測値２３から得られる凸部７ａのＹ軸方向の長さをＹ_Ｍ、凸部７ａのＹ軸方向の設計値（例えば２６ｍｍ）をＹ_Ｄとする。このとき、回転量θの値は、例えば、以下の式（１）を解いたθ_１と、式（２）を解いたθ_２との平均として算出することができる。
ｃｏｓ（θ_１）＝Ｘ_Ｄ／Ｘ_Ｍ （１）
ｃｏｓ（θ_２）＝Ｙ_Ｄ／Ｙ_Ｍ （２）
なお、回転量θを算出する方法は、これに限定するものではなく、例えば、各軸方向における複数の計測箇所を計測する場合には、各計測箇所での計測値の差分から回転量θを算出してもよい。

ここで、計測部１６の計測用光源から射出される光の光軸は、計測用光源からブランクモールド７に向かい完全に垂直になるのが理想である。しかしながら、計測部１６の各構成要素の取り付け誤差や経時変化などにより、実際にはブランクモールド７に対して斜めに光が照射され、計測値にずれが生じ得る（騙され得る）。同様に、計測部１６の平面方向の取り付け位置にも設計位置からの誤差などがあり、計測値には平面方向の位置に起因したずれも生じ得る。そこで、本実施形態では、例えば、モールドの外形に対して凸部の位置に全くずれのない調整用のモールド（以下「基準モールド」という）を使用して、予め計測誤差を補正する。以下、この光軸ずれや位置ずれに伴う計測誤差（補正量）を「計測部補正量」という。また、以下簡単のために、上記のような基準モールドを用いた計測誤差の補正について説明するが、例えば、凸部の位置にずれがあるモールドを用いることもあり得る。この場合、予め別の計測装置（例えば、原子間力顕微鏡などの形状を精密に計測可能な装置）でモールドの外形に対する凸部の位置を計測し、制御部６は、この予め計測した位置（凸部の位置の誤差）を計測部補正量に反映させればよい。または、凸部の位置を示すアライメントマークをモールド上に設置（形成）し、このアライメントマークの位置を計測して予め凸部の位置を特定しておくことで、制御部６は、この凸部の位置を計測部補正量に反映させてもよい。

図４は、基準モールドを用いて計測部補正量を求める方法を説明するための概略図である。図４において、計測用光源から照射された光の光軸３０は、基準モールド３１の中心線（凸部中心位置）３２に対して斜めになっており、さらに、この位置に対応した計測部１６による計測値３３を示している。このように、光軸３０が斜めになると、照射位置がずれた分だけ計測値３３も水平方向にずれる。ここで、基準モールド３１の凸部中心位置３２が既知であるため、計測値３３から得られる凸部中心位置と真の凸部中心位置３２との差分Δｄが、計測部１６の光軸ずれ量となる。そこで、制御部６は、この差分Δｄの算出をＸ軸およびＹ軸方向に対してそれぞれ実行することで、Ｘ軸とＹ軸との計測部補正量を求めることができる。そして、制御部６は、この計測部補正量を記憶し、例えば、このステップＳ１０５にて算出される凸部７ａの位置に反映させれば、凸部７ａの真の位置を算出することができる。

図２のフローチャートに戻り、次に、制御部６は、塗布工程として、ステップＳ１０１にて得られた原版１３上のパターン位置に基づいて、塗布部５により、パターン１３ａ上に樹脂を塗布させる（ステップＳ１０６）。このとき、制御部６は、まず、パターン１３ａ上の塗布開始位置が吐出ノズル５ａの真下となる位置に、ステージ駆動機構１５を駆動させる。その後、制御部６は、例えば、塗布部５からの樹脂の吐出と同時に、塗布終了位置までステージ駆動機構１５をスキャン駆動させることで、最終的にパターン１３ａの全面に対して樹脂を塗布させる。

次に、制御部６は、パターン転写工程として、ステップＳ１０１にて得られた原版１３上のパターン位置と、ステップＳ１０５にて得られたブランクモールド７上の凸部位置とに基づいて、凸部７ａにパターンを有する層を形成する（ステップＳ１０７）。図５は、パターン転写時のブランクモールド７と原版１３との動作を示す概略断面図である。このステップＳ１０７では、制御部６は、まず、モールド駆動機構１１を駆動させ、原版１３上の樹脂１８にブランクモールド７（凸部７ａ）を押し付ける（ＳＴＥＰ１：押型工程）。この押し付けにより、樹脂１８は、パターン部１３ａの凹凸部に充填される。この状態で、制御部６は、光照射部２にブランクモールド７の上面から紫外線８を照射させ、ブランクモールド７を透過した紫外線８により樹脂１８を硬化させる（ＳＴＥＰ２：硬化工程）。そして、樹脂１８が硬化した後に、制御部６は、モールド駆動機構１１を再駆動させ、ブランクモールド７を樹脂１８から引き離す（ＳＴＥＰ３：離型工程）。ここで、パターン転写時の設計上（理想上）のウエハステージ４の位置（ステージ駆動機構１５の可動ステージの位置）をＰ_Ｏとし、パターンの位置（ずれ量）をＰ_Ｐとし、凸部７ａの位置（ずれ量）をＰ_Ｃとする。このとき、パターン転写時のウエハステージ４の位置Ｐ_ＷＳは、以下の式（３）で現される。
Ｐ_ＷＳ＝Ｐ_Ｏ＋（Ｐ_Ｃ−Ｐ_Ｐ） （３）
なお、制御部６は、この式（３）を、ウエハステージ４のＸＹθの各軸方向の目標位置のそれぞれの算出に適用する。

ここで、制御部６は、計測部１６による計測値２２、２３から、凸部７ａの表面に傾き（垂直回転成分）が存在すると認識した場合には、モールド駆動機構１１を凸部７ａの傾きを相殺する方向へ予め駆動しておくことが望ましい。これにより、凸部７ａの表面と、パターン部１３ａの表面との平行性が保たれるので、インプリント装置１は、凸部７ａに対する、より良好なパターン部の形成が可能となる。図６は、凸部７ａの表面に傾きが存在する場合のＸ軸またはＹ軸のいずれかの計測値と、その傾き量を示す概念図である。図６において、複数の点４０は、計測部１６による１点ごとの計測値であり、この計測値に対して、凸部７ａの表面の近似直線４１を取っている。このように、凸部７ａの表面の傾き量は、例えば、凸部部分の計測値を最小二乗法により１次近似して得た回帰直線での１次の係数として得ることができる。

図２のフローチャートに戻り、次に、制御部６は、モールド搬送機構を利用し、凸部７ａにパターンを有する層が形成されたモールド（元のブランクモールド７）を、モールド保持機構３のモールドチャック１０から搬出させる（ステップＳ１０８）。ここで、制御部６は、次の処理対象となるブランクモールド７が存在する場合には、ステップＳ１０２に戻り、次のブランクモールド７に対する処理を進行する。そして、制御部６は、ステップＳ１０７にて処理対象となる全てのブランクモールド７に対するパターン転写工程が終了した後、基板搬送機構を利用し、原版１３をウエハステージ４上のチャック１４から搬出させ（ステップＳ１０９）、一連の処理を終了する。なお、ここでは、ブランクモールド７に存在する１つの凸部７ａに対してパターンを転写するものとしたが、本発明は、これに限定するものではない。例えば、ブランクモールド７に複数の凸部が存在し、それらの凸部が被処理対象である場合には、制御部６は、上述の手順に沿って各凸部の位置を算出することで、上記と同様に、凸部ごとに正確なパターンの転写が可能となる。

上記パターン部形成処理にて凸部にパターンが形成されたモールドは、インプリント装置１の外部に搬出された後、他の製造装置によりパターン部の最終加工が実施される。図７は、このパターン部の最終加工工程での動作を示す概略図である。まず、インプリント装置１にて処理されたモールド５０は、エッチング処理により、パターンが形成された樹脂層（樹脂１８）の下層に対して加工を行う（ＳＴＥＰ１：エッチング工程）。この加工が終了した後（ＳＴＥＰ２）、残留した樹脂１８は、除去処理（洗浄処理）により除去され（ＳＴＥＰ３：樹脂除去工程）、レプリカモールドが完成する。

このように、インプリント装置１では、ブランクモールド７にアライメントマークを要せず、ブランクモールド７の凸部７ａの凸部位置を参照することで、原版１３との位置合わせを実施する。したがって、特に同一のパターン部形状を有する複数のレプリカモールドを製造するに際して、その元となるブランクモールドの製造コストを抑えることができる。また、実際に装置内に保持された状態のブランクモールド７のアライメントメークを計測する計測系（観察系）を要しないことから装置の構成を簡略化できる。これにより、パターン部形成処理専用のレプリカモールド製造装置とすることなく、通常のインプリント処理を実施するインプリント装置１にてパターン部形成処理を実施することができる。

以上のように、本実施形態によれば、レプリカモールドの製造に際し、ブランクモールドの凸部に対してパターン部を形成するのに有利なインプリント装置を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るインプリント装置について説明する。本実施形態のインプリント装置の特徴は、パターン部形成工程にて、制御部６が計測部１６によりギャップ量を計測させる際に、予めブランクモールド７と計測部１６の計測用光源とを可能な限り接近させた状態とする点にある。計測部１６では、被計測スポットまでの距離が離れるほど、取り付け誤差による光軸の傾きやビームスポット径の拡がりに影響し、計測精度が低下することが考えられる。このブランクモールド７と計測部１６の計測用光源とを予め接近させるのは、そのような影響を抑えるためである。ここで、この接近動作を行う際には、チャック１４上に原版１３を載置していないことが必要となる。これは、原版１３の厚みが例えば数百μｍであるのに対して、ブランクモールド７の凸部７ａの表面と、計測用光源の出射部との距離は、数十μｍを想定しているため、原版１３をチャック１４上に載置したままでは互いに干渉するからである。

図８は、第１実施形態に係る図２のフローチャートに対応した、本実施形態に係るパターン部形成処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、特に図２のフローチャートに示す流れと異なる部分について詳説する。まず、制御部６は、パターン部形成処理を開始すると、この時点では原版１３の搬入を行わず、ブランクモールド７をモールドチャック１０に搬入させ、保持および固定させる（ステップＳ２００）。次に、制御部６は、本実施形態の特徴であるギャップ狭量工程として、モールド駆動機構１１を駆動させ、ブランクモールド７の凸部７ａの表面と計測用光源の出射部との距離を、数十μｍに設定する（ステップＳ２０１）。次に、制御部６は、図２のステップＳ１０３およびＳ１０４に対応したステップＳ２０２およびＳ２０３として、計測部１６に対してブランクモールド７の凸部７ａとその周辺の領域とを計測させる。次に、制御部６は、図２のステップＳ１０５に対応したステップＳ２０４として、凸部７ａの凸部位置を算出する。ここまでの工程が終了した後、制御部６は、モールド駆動機構１１を再度駆動させ、一旦モールドチャック１０をウエハステージ４から離間する方向へと退避させることが望ましい。次に、制御部６は、図２のステップＳ１００およびＳ１０１に対応したステップＳ２０５およびＳ２０６として、原版１３の搬入、およびパターン部１３ａのパターン位置の検出を実行する。その後のステップＳ２０７〜Ｓ２１０の工程は、図２のステップＳ１０６〜Ｓ１０９の工程と基本的に同様であるが、本実施形態では、制御部６は、ステップＳ２０９として原版１３の搬出を実施させた後、ステップＳ２１０としてブランクモールド７を搬出させる。このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏すると共に、計測部１６から被計測スポットまでの距離が遠いことに起因した種々の影響を抑え、計測精度を良好とすることができる。

なお、上記実施形態では、１つのインプリント装置１において、通常のインプリント処理に加えて、ブランクモールド７の凸部７ａにパターン部を形成するパターン部形成処理をも実施可能とした。しかしながら、パターン部形成処理専用のレプリカモールド製造装置に対して上記実施形態のパターン部形成処理を適用しても、ブランクモールド７の低コスト化および装置構成の簡略化の観点から有利となり得る。また、本発明のインプリント装置１は、上記実施形態に示したようなインプリント処理およびパターン部形成処理の２つの用途に限定されず、例えば、原版１３の製造などにも適用可能である。この場合、インプリント装置１は、マスターモールドに形成されているパターンを、のちに原版１３となる基材（ブランク原版）に対して転写する処理に採用され得る。この処理では、モールドチャック１０に保持および固定されるものがマスターモールドであり、ウエハステージ４上のチャック１４に載置および固定されるものがブランク原版である。

（物品の製造方法）
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含み得る。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、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１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および変更が可能である。

１ インプリント装置
３ モールド保持機構
４ ウエハステージ
６ 制御部
７ ブランクモールド
７ａ 凸部
１３ 原版
１３ａ パターン部
１６ 計測部

Claims (12)

1. 未硬化樹脂を原版に形成されたパターン部と被処理部材が有する凸部とにより挟み硬化させることにより、前記凸部の表面に樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記被処理部材を保持して移動する部材保持部と、
   前記原版を保持して移動する原版保持部と、
   前記原版保持部に設置され、前記被処理部材の表面との距離を計測する計測部と、
   前記被処理部材に対して前記原版保持部を前記凸部の表面の平面方向に移動させつつ前記計測部が計測した計測値に基づいて前記凸部の位置を特定し、前記凸部と前記パターン部との位置合わせを実施させた後、前記部材保持部または前記原版保持部の少なくともいずれか一方を前記原版と前記被処理部材の間隔が狭くなる方向に移動させることで前記未硬化樹脂を挟む処理を実施させる制御部と、
   を有することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記計測部により計測される前記凸部の位置は、前記凸部の端部の段差を含み、前記制御部は、前記計測部が前記凸部の前記表面と該凸部以外の表面とを複数の点で計測した前記計測値の差分に基づいて前記凸部の位置を特定し、かつ、前記凸部の中心位置を算出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. 前記凸部の表面に沿った２つの軸方向に沿って、前記検出部は前記被処理部材の表面を計測し、
   前記制御部は、前記計測部に対し、一方の前記軸方向の計測を、少なくとも１つ以上の他方の前記軸方向の位置に対して実施させ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、前記計測部による計測に際し、外形に対して凸部の位置が既知の基準型、または凸部の位置を示すアライメントマークが配置された基準型を利用して前記被処理部材の前記凸部の位置を計測させることで、予め前記計測部の計測誤差を補正することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記原版の前記パターン部が形成されている側の表面に配置されたアライメントマークを計測するアライメント計測系を有し、
   前記制御部は、前記接触を実施する前に、前記アライメント計測系による計測結果に基づいて前記パターン部の位置を特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。
6. 前記制御部は、前記原版を前記原版保持部に保持させる前に、前記被処理部材の前記凸部と前記計測部との間の距離を、前記原版の高さよりも小さくなるように接近させた状態で、前記計測部により前記距離を計測させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記被処理部材は、前記凸部に前記パターンが形成されたのち、基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント処理で採用される型となることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 型を用いて基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、前記インプリント装置は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のインプリント装置であり、
   前記部材保持部は、前記被処理部材に換えて前記型を保持し、
   前記原版保持部は、前記原版に換えて前記基板を保持する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
9. 型を用いて基板上にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記型は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のインプリント装置によって前記凸部の表面に樹脂のパターンが形成された前記被処理部材である、ことを特徴とするインプリント装置。
10. 請求項８または９に記載のインプリント装置を用いて基板上に樹脂のパターンを形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。
11. 未硬化樹脂を原版に形成されたパターン部と被処理部材が有する凸部とにより挟み硬化させることにより、前記凸部の表面に樹脂のパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記被処理部材の表面との距離を計測する計測部を用いて前記被処理部材の表面と前記計測部との距離を計測し、該計測の結果に基づいて前記被処理部材の凸部の表面に沿った方向における前記凸部の位置を特定する工程、を有することを特徴とするインプリント方法。
12. 前記凸部の位置を特定する工程は、前記凸部の表面に沿った方向に前記被処理部材と前記計測部を相対的に移動させて、前記計測部が前記被処理部材の表面と前記計測部との距離を計測することを特徴とする請求項１１に記載のインプリント方法。

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