JP6497839B2 - インプリント装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上のインプリント材とモールドとを接触させることで基板上にパターンを形成するインプリント装置、インプリント用モールド及び物品の製造方法に関するものである。

半導体デバイスの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィ技術に加え、基板上のインプリント材と微細な凹凸パターンが形成されたモールドとを接触させることで、微細な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ｎｍ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一つとして、光硬化法がある。光硬化法は、まず、基板（ウエハ）上のショット領域（インプリント領域）にインプリント材（紫外線硬化樹脂、光硬化樹脂）を塗布する。次に、このインプリント材とモールドとを接触させる（互いに押し付ける）。そして、インプリント材とモールドとを接触させた状態で、光（紫外線）を照射してインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材からモールドを引き離す（離型する）ことにより、基板上にパターンが形成される。

上記技術を採用したインプリント装置は、一般に半導体プロセス中で発生するパターンの倍率誤差を補正する倍率補正機構を備える。この倍率補正機構は、モールドに接触する接触部や該接触部の駆動量を制御するためのセンサー等により構成され、モールドの外周部を取り囲むように複数箇所に設置される。この場合、倍率補正機構は、モールドに対して外力を与えることで、モールド自体を変形させ、モールドに形成されたパターン形状を補正する。このとき、パターン形状は、基板上に予め形成されたパターンとの重ね合わせ精度に影響を与えるため、パターンの微細化に対応するために数ｎｍオーダーの高精度な補正が必要である。例えば、特許文献１は、モールドの側面に圧縮力を加えて倍率補正を行う補正装置を開示している。また、特許文献２は、モールドの側面に圧縮力を加えるアクチュエーターをモールドの側面と支持構造体との間に設置し、アクチュエーターと支持構造体との間に設置された力センサーによりアクチュエーターの駆動量を制御するインプリント装置を開示している。特許文献３は、接触部がモールドと接触する面内に、モールドの側面の位置を検出する変位センサーの検出する位置があるインプリント装置を開示している。

特表２００８−５０４１４１号公報 特開２００９−１４１３２８号公報 特開２０１２−２３０９２号公報

倍率補正機構は複数の接触部がモールドと接触している。接触部はモールドのパターン面に対して平行に押し付けることにより、モールドをパターン面に平行な方向に変形させている。しかしながら、モールドは製造誤差などによりその側面はパターン面に対して垂直とは限らない。そのため、複数の接触部とモールドとが接触する箇所は、それぞれの位置で異なる接触状態となり、それぞれの位置で異なる大きさや方向でモールドにＺ方向（モールドのパターン面に垂直な方向）の力が加わる。モールドにＺ方向の力が加わることにより、モールドは複雑に歪曲した形状となり、パターン形状の補正の精度が低下し、基板上のパターンとの重ね合わせ精度が低下する恐れがある。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、モールドのパターン形状の補正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、本発明のインプリント装置は、モールド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装置であって、前記モールドを保持するモールド保持部と、前記モールド保持部に保持された前記モールドに形成されたパターンを変形させるために、前記パターンが形成されたパターン面に沿った向きに、前記モールドの側面から力を加えることが可能なモールド変形機構と、を備え、前記モールド変形機構は、前記モールドの側面を押し付けるように接触する接触部を含み、前記接触部の前記モールドの厚さ方向の形状は、前記モールドの側面に接触する側の寸法が、モールドの側面から遠い側の寸法より小さく、前記接触部は、錐台形状であることを特徴とする。

本発明によれば、モールドのパターン形状の補正に有利なインプリント装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るインプリント装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るモールド保持装置の構成を示す概略図である。 モールド変形機構の構成を示す概略図である。 実施形態に係るインプリント装置の動作を示すフローチャートである。 押し付け動作時のモールドの状態を示す図である。 モールドに加工誤差がある場合の変形の概念図である。 モールド側面の加工誤差と先端部材の接触状態を示す図である。 先端部材の形状及びモールド側面と先端部材の接触状態を示す図である。 先端部材の接触状態を示す図である。 孔部が形成された先端部材の形状を説明する図である。 モールド側面の角度と先端部材の側面の角度を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付の図面等を参照して詳細に説明する。

（インプリント装置）
まず、本発明の実施形態に係るインプリント装置の構成について説明する。図１は、インプリント装置１の構成を示す概略図である。本実施形態におけるインプリント装置１は、半導体デバイス製造工程に使用され、基板（ウエハ）上に供給されるインプリント材にモールドの凹凸パターンを転写する加工装置である。本実施形態では、インプリント技術の中でも紫外線を照射することによってインプリント材を硬化させる光硬化法を採用したインプリント装置について説明する。なお、以下の説明において、モールドに対する紫外線の照射軸に平行にＺ軸を取り、該Ｚ軸に垂直な平面内で後述の倍率補正機構（モールド変形機構）のうちのいずれか一つが駆動する方向にＸ軸を取り、該Ｘ軸に直交する方向にＹ軸を取って説明する。本発明のインプリント装置１は、照明系ユニット２と、モールド３を保持するモールド保持装置４と、基板５を保持する基板ステージ６と、塗布装置７と、モールド搬送装置８と、制御部９とを備える。

照明系ユニット２は、インプリント材を硬化させる際に、基板上のインプリント材に対して紫外線１０を照射する照明手段である。照明系ユニット２は、光源と、該光源から射出された紫外線をインプリント（パターン領域）に適切な光に調整するための複数の光学素子から構成される。また、モールド３は、外周部が矩形であり、基板５に対向する面に所定のパターン（例えば、回路パターン等の凹凸パターン）が３次元状に形成された型（型材、金型）である。モールド３のパターンの表面は、基板５の表面との密着性を保つために、高平面度に加工されている。なお、照射系ユニット２から照射された紫外線はモールドを透過してインプリント材を照射するので、モールド３は、紫外線を透過させることが可能な材料（石英など）で作られている。

モールド保持装置４は、モールド３を保持、及び固定するための保持装置である。このモールド保持装置４は、モールド３に圧縮力を加えることにより、モールド３に形成されたパターンを所望のパターン形状に変形（補正）するモールド変形機構１１を備える。さらに、吸着力や静電力によりモールド３を引きつけて保持するモールド保持部１２（モールドベース）を備える。また、モールド保持装置４は、モールド保持部１２をＺ方向に駆動する不図示のモールド保持部駆動機構を備える。モールド保持部駆動機構は、具体的には、基板５上に供給されたインプリント材とモールド３とを接触させるため（押印動作）に、モールド保持部１２をＺ軸方向に駆動する駆動系である。駆動機構に採用するアクチュエーターは、少なくともＺ軸方向で駆動するものであれば、特に限定するものではなく、リニアモーターやエアシリンダー等が採用可能である。若しくは、硬化したインプリント材からモールド３を引き離す離型動作の際に、硬化したインプリント材が破壊しないような高精度の離型動作を行うために、粗動作及び微動作を分割して実施するアクチュエーターであっても良い。なお、この押印動作及び離型動作は、モールド保持部１２（モールド３）をＺ方向に駆動することで実現しても良いが、基板ステージ６（基板５）をＺ方向に駆動することで実現しても良い。また、モールド保持部１２と基板ステージ６とをＺ方向に駆動することで押印動作及び離型動作を行っても良い。

基板５は、例えば、単結晶シリコンからなる被処理基板（ウエハ）であり、基板５の表面である被処理面には、パターンが形成されるインプリント材（紫外線硬化樹脂）が供給（塗布）される。また、基板ステージ６は、基板５を真空吸着により保持し、かつ、ＸＹ平面内を自由に移動可能な基板保持手段である。基板ステージ６を駆動するためのアクチュエーターとしては、リニアモーターが採用可能であるが、特に限定するものではない。また、塗布装置７（ディスペンサ）は、基板５上にインプリント材（未硬化の樹脂）を塗布する塗布手段である。インプリント材は、光が照射されることにより硬化する性質を有する光硬化樹脂であって、製造する半導体デバイスの種類により適宜選択される。光硬化樹脂の種類に応じて、硬化させるために照射する光の波長もまた、適宜選択される。更に、モールド搬送装置８は、モールド３を搬送し、モールド保持部１２に対してモールド３を設置する搬送手段である。

制御装置９は、インプリント装置１の各構成要素の動作、及び調整等を制御する制御手段である。制御装置９は、不図示であるが、インプリント装置１の各構成要素に回線により接続された、磁気記憶媒体等の記憶手段を有するコンピュータ、又はシーケンサ等で構成され、プログラム又はシーケンスにより各構成要素の制御を実行する。特に、本実施形態では、制御装置９は、モールド保持部１２のクランプ力（引きつけ力）を適宜調整し、かつ、後述のモールド保持装置４を構成するモールド変形機構１１及びガス供給装置等の動作を制御する。なお、制御装置９は、インプリント装置１と一体で構成しても良いし、若しくは、インプリント装置１とは別の場所に設置し、遠隔で制御する構成としても良い。

（実施形態）
次に、本発明の実施形態に係るモールド保持装置４について説明する。

図２は、上記インプリント装置１に設置される、本実施形態に係るモールド保持装置４の構成を示す図であり、モールド保持装置４を基板５側から見た斜視図である。モールド保持装置４は、モールド３の四方それぞれの側面に対して対向するように、複数のモールド変形機構１１と、配管１３とを備える。配管１３は、モールド変形機構１１と同列に配置され、モールド３と基板５との間にガスを供給及び回収するためのガス供給機構及びガス回収機構である。本実施形態では、図２に示すように、モールド変形機構１１をモールド３の１側面に対して５個、即ち、モールド３の周囲に２０個設置する。また、配管１３をそれぞれのモールド変形機構１１を挟むように、モールドの１側面に対して６箇所、即ち、モールド３の周囲に２４箇所設置する。なお、モールド変形機構１１の設置個数は、所望のパターン形状や精度によって適宜変更してもよい。また、配管１３の個数や形状も、モールド３と基板５との間に供給するガスの種類や量によって適宜変更してよい。更に、配管１３は、不図示のガス供給装置からヘリウム等のガスを供給するものであるが、供給するガスの漏出は、通常基板ステージ６に設置される位置計測用の干渉計等の測長器の測長誤差を引き起こす原因となるため、十分な排気（回収）が必要である。

次に、モールド変形機構１１の構成について説明する。図３は、モールド変形機構１１の構成を示す概略図であり、図３（ａ）は、図２のＡ―Ａ´断面を示す図であり、図３（ｂ）は、モールド３側から見た斜視図である。図３に示すように、モールド変形機構１１は、加圧手段として、本体を形成する支持部材２０と、支持部材２０に設置された押し付け部材２１とアクチュエーター２２とを備える。支持部材２０は、Ｙ軸方向側面がコの字型の立方体部材であり、モールド保持部１２の側面に固定される。押し付け部材２１は、加圧面２１ａ（接触面）をモールド３の外周部の側面の領域と接触させ、該領域に対して力（圧縮力）を加えるようにＸ軸方向に移動可能な立方体部材である。アクチュエーター２２は、押し付け部材２１の移動軸と同軸に設置され、押し付け部材２１に対して、モールドのパターン面に平行に駆動力（圧縮力）を伝達する駆動部である。アクチュエーター２２は押し付け部材２１をモールド３に接触するように駆動する。このアクチュエーター２２としては、例えば、ピエゾ素子、空圧アクチュエーター、又は直動モーター等が利用可能である。なお、押し付け部材２１とアクチュエーター２２との設置位置（相対位置）は、任意であり、本実施形態のように、アクチュエーター２２が押し付け部材２１の移動軸と同軸に設置されなくてもよい。

更に、モールド変形機構１１は、モールド３の位置、及び変形を計測するための位置センサー２３（検出部）を備えていても良い。位置センサー２３としては、光学式、渦電流式、又は静電容量式等のセンサーが利用可能である。モールド変形機構１１に、位置センサー２３を備える場合には、本実施形態の押し付け部材２１には、加圧面２１ａの中心部から部材内部に向けて孔部２１ｂ（開口）が形成されており、位置センサー２３は、孔部２１ｂの内部に配置される。即ち、押し付け部材２１の加圧面２１ａは、位置センサー２３の計測位置を中心とした位置に設定される。この場合、更に押し付け部材２１には、孔部２１ｂに対して垂直方向に押し付け部材２１を貫通する導入口２１ｃが形成されている。位置センサー２３は、モールド保持部１２に固定され、かつ、導入口２１ｃを介して孔部２１ｂに導入されるセンサー支持部材２５に保持される。即ち、位置センサー２３は、実質的に押し付け部材２１には接しておらず、また、押し付け部材２１も、位置センサー２３に接することなく移動可能である。

次に、モールド保持装置４を設置したインプリント装置１を用いて基板５上にパターンを形成するインプリント動作について説明する。図４は、インプリント動作のシーケンスを示すフローチャートである。制御装置９は、シーケンスを開始すると、まず、モールド搬送装置８によりモールド３をモールド保持部１２に設置させる（ステップＳ１０１）。次に、制御装置９は、モールド保持装置４の各々のモールド変形機構１１のうち少なくとも３箇所のモールド変形機構１１に設置された３個の位置センサー２３を使用してモールド３の位置を計測させる（ステップＳ１０２）。なお、この状態では、モールド変形機構１１の押し付け部材２１は、モールド３に接触していない。次に、制御装置９は、位置センサー２３が計測した計測値（出力）が予め設定した許容範囲に入っているかどうかを判断する（ステップＳ１０３）。ここで、制御装置９が、計測値が許容範囲に入っていない（ＮＯ）と判断した場合、モールド変形機構１１を駆動し、所望の位置及び形状の少なくとも一方を目標値として、モールド３の位置を調整する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４にてモールド３の位置を調整した後は、再度ステップＳ１０２に戻る。次に、ステップＳ１０３にて、制御装置９が、計測値が許容範囲に入っている（ＹＥＳ）と判断した場合は、モールド３のパターン形状が所望の形状になるようにモールド変形機構１１を駆動し、パターン形状の倍率補正を実施する（ステップＳ１０５）。この場合、モールド変形機構１１は、アクチュエーター２２を駆動させ押し付け部材２１をモールド３に押し付けることにより、モールド３の形状を変形させる。このときの変形量は、制御装置９が位置センサー２３にて計測された計測値に基づいて決定する。また、インプリント装置に設けられたスコープ１４により、モールド３に形成されたマークと基板５上に形成されたマークとを検出してモールド３の変形量を決めても良い。基板５上に形成されたマークを用いることで、基板５上のショット領域の形状に合わせてモールド３を変形させることができる。

次に、制御装置９は、基板ステージ６を駆動して基板５を塗布装置７の塗布位置まで移動させ、塗布装置７により基板５の表面上にインプリント材を塗布させる（ステップＳ１０６）。次に、制御装置９は、基板ステージ６を駆動して、基板５を押印位置までの移動させる（ステップＳ１０７）。次に、制御装置９は、基板５上に塗布されたインプリント材とモールド３を押し付ける（接触させる）押印動作を実施し、モールド３に形成されたパターンにインプリント材を充填させる（ステップＳ１０８）。次に、制御装置９は、インプリント材とモールド３とを接触させた状態で紫外光を照射し、インプリント材を基板５の表面上で凝固（硬化）させる硬化処理を実施する（ステップＳ１０９）。次に、制御装置９は、モールド３と基板５の間隔を広げることで、硬化したインプリント材からモールド３を離す離型動作を実施する（ステップＳ１１０）。そして、制御装置９は、更に次のインプリント処理があるかどうかを判断し、ある（ＹＥＳ）と判断した場合は、次のインプリント動作を行うために基板ステージ６を駆動して基板５を移動させた後に、再度ステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１１０の離型動作後にモールドの位置計測を行う必要がなければ、ステップＳ１０５に移行しても良い。一方、ない（ＮＯ）と判断した場合は、インプリント動作を終了する（ステップＳ１１１）。

以上のように、制御装置９は、位置センサー２３によるモールド３の位置及び変形に関する計測値が予め設定した許容範囲に入っているかどうかを判断する。即ち、位置センサー２３には、良好な計測精度が求められる。そこで、本発明では、位置センサー２３を、上記のように押し付け部材２１に接することなく、かつ、計測位置が実際にモールド３に圧縮力を与える加圧面２１ａの中心部となるように配置するので、より計測精度を向上させることができる。

なお、上記樹脂の充填動作、及び離型動作の際、モールド３には力が加わるため、モールド３の位置ずれが発生する可能性がある。そこで、例えば、モールド３の位置及び変形を、位置センサー２３で逐一監視させてもよい。この場合、制御装置９は、例えば、ステップＳ１１０での離型動作後、ステップＳ１０２と同様に位置センサー２３でモールド３の位置を計測し、位置ずれが許容範囲に入っていない場合には、ステップＳ１０４と同様のモールド３の位置調整を実施すればよい。また、ステップＳ１０４におけるモールド３の位置調整の別の手段として、制御装置９は、位置センサー２３により計測された位置ずれ量を、基板ステージ６を駆動させることにより調整しても良い。

ステップＳ１０４のモールドの位置調整やステップＳ１０５のパターンの倍率調整におけるモールド３の変形について、図５及び図６を用いて説明する。

図５は、モールド３を基板５上のインプリント材に接触させる際のモールド３の状態を示す図である。まず、図５（ａ）は、モールド変形機構１１によってモールド３に圧縮力を印加させる前の状態を示す図である。この状態から、モールド３の側面３ｂに押し付け部材２１が接触しモールド３に圧縮力を印加する。押しつけ部材２１は、図５（ａ）に示すように先端部材２６（接触部）と先端部保持部材２７からなる。また、先端部材２６の材質はモールド３に加わる力が集中しない材料を用いるのが望ましい。先端部材２６は、フッ素樹脂（テフロン（登録商標））やポリアセタール樹脂（デルリン）のような弾性に優れた樹脂を用いることで、モールド３への応力集中を緩和し、モールド３の破壊を防ぐことが可能となる。図５（ｂ）のように、モールド３の側面３ｂと押し付け部材２１の先端部材２６の接触面が平行であり、かつモールド３のＺ方向に中立位置５０（中立面）に力を印加できたとすると、モールド３は、薄肉であるパターン部３ａ付近がＺ方向に変形する。ここで中立位置５０（中立面）は、モールド３をωｙ方向に曲げた際、モールド３にＸ軸方向に長さの変わらない面が存在し、この位置を中立位置５０（中立面）と定義する。

しかし、実際は、図６（ａ）に示すように、モールド３は、製造誤差などの個体差により、モールド３の側面３ｂ´がモールド変形機構１１の先端部材２６の接触面に対して平行になっていない場合がある。モールド３の製造コストを鑑みると、上記のような個体差をなくすことは困難である。図６（ａ）に示すモールド３に対して、モールド変形機構１１により圧縮力が加えられた場合、先端部材２６が中立位置５０に対してＺ方向にＬ１だけ離れた位置から側面３ｂ´に接触することになる。このような場合、図５の場合と比較してモールド３はＺ方向に余計な変形が生じたり、左右非対称に変形したりする。この変形により、モールド３のパターン部３ａに歪みが発生し、結果的には重ね合わせ精度を低下させることになる。

そこで、このようなモールド３の個体差によるパターン部３ａの歪みの発生を低減させるために、本実施形態の押し付け部材２１の先端部材２６の形状を凸状にする。

（凸状が錐体状）
押し付け部材２１の先端部材２６の形状を錐体にした際の模式図を図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す。この錐体状の先端部材２６ａは、円錐でも角錐でも良い。円錐や角錐の頂点がモールド３の側面３ｂに接触するように、先端部保持部材２７は錐体状の先端部材２６ａを保持する。押し付け部材２１の接触部を錐体状の先端部材２６ａとすることで、図７（ａ）や図７（ｃ）に示すように、モールド３の側面３ｂが傾いて（側面３ｂがＺ軸方向に非平行）いても、モールド３の中立位置５０に、接触部材２６ｂが接触する。錐体状の先端部材２６ａの頂点が、モールド３の側面３ｂと、モールド３の中立位置５０で接触するように、モールド変形機構１１の位置やモールド保持部１２の位置を調整する。

（凸状が球面形状）
また、先端部材２６の形状としては球面形状としても良い。押し付け部材２１の先端部材２６の形状を球面形状にした際の模式図を図７（ｄ）に示す。この球面形状の先端部材２６ｂの頂点がモールド３の側面３ｂに接触するように、先端部保持部材２７は球面形状の先端部材２６ｂを保持する。押し付け部材２１の接触部を球面形状の先端部材２６ｂとすることで、モールド３の側面３ｂが図７（ａ）や図７（ｃ）に示すように、傾きが生じていても、図７（ｄ）と同じように、モールド３の中立位置５０に、先端部材２６ｂが接触することが可能となる。

（凸状が山型形状）
一方で、先端部材２６の形状を錐体状にすると、押し付け部材２１の加圧面２１ａは点状となり、モールド３の側面３ｂを押した際にモールド３の側面３ｂに応力が集中してしまい、モールド３が破損してしまう恐れがある。

そこで、先端部材２６の形状は、モールド３が破損しないように、応力が集中しない形状にすることが望ましい。例えば、先端部材２６の形状として山型形状（屋根型）にするのが望ましい。図８（ａ）及び図８（ｂ）に、押し付け部材２１の先端部材２６の形状を山型形状にした際の模式図を示す。図８（ａ）は山型形状の先端部材２６ｃ（押し付け部材２１）をモールド３側から見たときの様子を示している。山型形状の先端部材２６ｃの稜線６１がモールド３の側面３ｂと接触する。先端部材２６の形状が錐体状の場合と比べて側面３ｂに接触する面積が広くなるので、応力の集中を低減することができる。図８（ｂ）は、モールド３に押し付け部材２１が接触している様子を示す。山型形状の先端部材２６ｃの稜線６１がモールド３の中立位置５０に接触するようモールド変形機構１１やモールド保持部１２の位置を調整する。押し付け部材２１の接触部を山型形状の先端部材２６ｃとすることで、モールド３の側面３ｂに傾きが生じても、モールド３の中立位置５０に、先端部材２６ｃが接触することが可能になる。さらに、モールド３に加わる力が集中することを低減することができる。

（凸状が円筒面）
また、モールド３に加わる力が集中しないように、押し付け部材２１の先端部材２６を円筒面（シリンドリカル面）状の表面を有する形状にすることができる。図８（ｃ）及び図８（ｄ）に、押し付け部材２１の先端部材２６の形状を円筒面形状にした際の模式図を示す。図８（ｃ）は円筒面形状の先端部材２６ｄの斜視図である。円筒面形状の先端部材２６ｄの円筒面（曲面）がモールド３の側面３ｂと接触する。先端部材２６の形状が球面形状や錐体状の場合と比べて側面３ｂに接触する面積が広くなるので、応力の集中を低減することができる。図８（ｄ）は、モールド３に押し付け部材２１が接触している様子を示す。円筒面形状の先端部材２６ｄの円筒面がモールド３の中立位置５０に接触するようモールド変形機構１１やモールド保持部１２の位置を調整する。押し付け部材２１の接触部を円筒面形状の先端部材２６ｄとすることで、モールド３の側面３ｂに傾きが生じても、モールド３の中立位置５０に、接触部材２６ｄが接触することが可能になる。さらに、モールド３に加わる力が集中することを低減することができる。

また、先端部材２６の形状は、モールド３の側面３ｂに接触する側の寸法が、モールド３の側面３ｂから遠い側（先端部保持部材側）の寸法より小さくなっていればよい。そのため、先端部材２６の中心に階段状に凸形状が形成されていても良い。例えば、円筒形状の先端部材２６の中心に、モールド３の側面側に接触面が小さい円筒形状の先端部材２６が形成されているような形状にすることができる。

（中立位置の条件）
上記、何れの先端部材２６の形状も、先端部材２６の接触面（接触点）をモールド３の側面３ｂの中立位置５０に一致させることは難しい。そのため、例えば、モールドの中立位置５０からＺ軸方向に２５０μｍ以内の領域を中立位置として先端部材２６が接触することが望ましい。特に、先端部材２６の形状を、山型形状（図８（ａ）及び図８（ｂ））にする場合には、モールド３の側面３ｂに接触する稜線６１がモールド３の中立位置５０から２５０μｍ以内の領域内にあることが望ましい。そのため稜線６１の傾きが、モールドのパターン面に平行なＸＹ平面に対して抑えられている必要がある。モールド３の形状に応じて中立位置５０から許容される領域の大きさは適宜決めることができる。

（凸状が錐体形状と球体形状の変形例）
また、上記の何れの先端部材２６の形状も、モールド３の側面３ｂと接触する接触面（接触点）が上記の中立位置５０の許容範囲内に接触することができれば、側面３ｂと接触する部分が、平面であっても良い。例えば、錐体状の先端部材２６ａの場合は、側面３ｂと接触する部分が平面にすると、先端部材２６ｅの形状は錐台（円錐台及び角錐台）形状になる。図９に、錐台形状の先端部材２６ｅがモールド３に接触する前の様子を示す。錐台形状の先端部材２６ｅの加圧面２１ａの幅ｄ１は、加圧面２１ａの中心を中立位置５０に一致させることができたとして、最大で５００μｍである。そのため、加圧面２１ａの幅ｄ１は５００μｍ以内にしなければならない。同様に、球面形状の先端部材２６ｂや山型形状の先端部材２６ｃ、円筒面形状の先端部材２６ｄも加圧面２１ａを平面にすることができる。

（位置センサーを備える押し付け部材）
次に、押し付け部材２１の先端部材２６に位置センサー２３を設ける場合の先端部材２６の形状について説明する。上述の図７、図８、図９では、押し付け部材２１の先端部材２６に位置センサー２３を設けない場合の、先端部材２６の形状について説明してきた。先端部材２６に位置センサー２３を設ける場合には、孔部２１ｂの影響を考慮して、接触部材２６の形状を決定する必要がある。

例えば、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）には、球面形状の先端部材２６ｂに孔部２１ｂが形成されている先端部材２６ｆを示す。図１０（ａ）はモールド３側から見た押し付け部材２１を示している。押し付け部材２１が、図に示された先端部材２６ｆの形状である場合には、モールド３の側面３ｂの傾きによって、先端部材２６ｆと側面３ｂと接触する位置が異なる。モールド３の側面３ｂが、図７（ａ）のように傾いている場合は、まず初めに図１０（ａ）中の６０で示される円形上の位置６０ａと接触し、図７（ｃ）のように傾いている場合は、位置６０ｂと接触する。上述したように、モールド３の側面３ｂの中立位置５０から例えば２５０μｍ以内の領域に位置６０ａと位置６０ｂとが位置していれば良いが、実際には位置６０ａと位置６０ｂの距離を５００μｍ以下にするのは難しい。一般的に位置センサー２３の径は数ミリほどあるため、位置センサー２３を配置するための孔部２１ｂの直径も同程度必要になるので、位置６０ａと位置６０ｂとの距離も数ミリほどある。そのため、モールド３の側面３ｂが傾いている場合には、中立位置５０から離れた位置で先端部材２６ｆと側面３ｂとが接触してしまう。そのため、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す先端部材２６ｆは、モールド３のパターン部３ａに影響を与える恐れがあるため、好ましくない。

そこで、次に、先端部材２６の形状が山型形状の先端部材２６ｃに孔部２１ｂが形成されている場合について述べる。図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）には、山型形状の先端部材に２６ｃに孔部２１ｂが形成されている先端部材２６ｇを示している。図１０（ｃ）はモールド３側から見た押し付け部材２１を示している。押し付け部材２１が、図に示された先端部材２６ｇの形状である場合には、山型の稜線６１がモールド３の中立位置５０と対向するように先端部保持部材２７は先端部材２６ｇを保持する必要がある。このとき、モールド３の側面３ｂが、図７（ａ）や図７（ｃ）のように傾いた場合であっても、図１０（ｃ）に示された稜線６１が初めにモールド３の側面３ｂに接触する。したがって、押し付け部材２１に位置センサー２３を配置するために、先端部材２６に孔部２１ｂを設けても先端部材２６ｇはモールド３の側面３ｂの中立位置５０に近い位置に接触させることが可能となる。また、山型の稜線６１は孔部２１ｂの中心を通過する直線と一致させることが望ましい。

なお、先端部材２６に孔部２１ｂを形成して押し付け部材２１に位置センサー２３を設けない場合は、位置センサー２３は、例えば各モールド変形機構１１の間に配置すればよい。

（接触部分の形状の条件）
上述した先端部材２６の形状のうち、モールド３のパターンが形成されている面（ＸＹ面）と、モールド３をインプリント材に接触させるために移動させる方向（Ｚ方向）に対して非平行な斜面６２（先端部材２６の側面）について説明する。図１１は上述した何れかの先端部材２６とモールド３との断面の様子を示している。

接触する部分の形状に関しては、先端部材２６の凸形状は出来るだけ応力集中を起こさないようにするため、前述のモールド３と先端部材２６が中立位置５０で接触するという効果が見込める範囲で出来るだけ平面に近い形状であることが望ましい。また、先端部材２６としてヤング率の小さい材料を用いると、応力の面では有利だが、モールド変形機構１１の駆動ストロークのロスにつながるため、応力およびストロークの両方の制約条件を満たすように接触部材２６の材質および厚さを決定する必要がある。

図１１に示すように、押し付け部材２１の加圧方向（Ｘ方向）と直行する面（ＹＺ平面）とモールド３の側面３ｂ（端面）がなす角をθ１（第１角度）、ＹＺ平面と接触部材２６の先端部の斜面６２がなす角をθ２（第２角度）とする。このとき、先端部材２６の外周部が最初にモールド３に接触しないようにするためにはθ１＜θ２であればよい。また、θ２の上限は、応力及びストロークの両方の制約条件をみたすように決定すればよい。モールド３の側面３ｂの傾きであるθ１も製造誤差から最大値を決定すればよい。また、先端部材２６が山型形状の場合は、斜面６２の傾きは、ＹＺ平面に対して１ｍｒａｄ〜１０ｍｒａｄの範囲内であるのが望ましい。

（モールドの形状）
先端部材２６の形状は、モールド３を破損させないような許容応力や必要とされる駆動ストローク等を鑑みて決定される。先端部材２６の形状が錐体や錐台のように、押し付け方向に垂直な面がモールド３の側面３ｂに向かって小さくなるような形状であっても、モールド３の個体差が大きいと、モールド３のＺ方向の変形や、左右非対称な変形が大きくなる場合がある。このようなモールド３に個体差があってもＺ方向の変形や左右非対称な変形が許容値以下になるような、モールド３の形状の許容値を規定する必要がある。例えば、図１１に示すようにモールド３の側面３ｂとモールド３の中立面５０のなす角をθ３（第３角度）がπ／２−０．００１ｒａｄ以上、π／２＋０．００１ｒａｄ以下になるように、モールド３の形状を規格化すればよい。また、中立面５０とモールド７の側面の角度の計測が困難である場合には、モールド３をモールド保持部１２によりチャックする面と、モールド３の側面３ｂがπ／２−０．００１ｒａｄ以上、π／２＋０．００１ｒａｄ以下になるように規格化してもよい。

以上に述べたように、先端部材２６の形状は山型であることが望ましいが、平面である場合にも、モールド３の側面３ｂとモールド３の中立面５０のなす角θ３がπ／２−０．００１ｒａｄ以上、π／２＋０．００１ｒａｄ以下になるように、モールド３の形状を規格化することで、調整精度を緩めることが可能となる。この場合も、モールド３をモールド保持部１２によりチャックする面と、モールド３の側面３ｂがπ／２−０．００１ｒａｄ以上、π／２＋０．００１ｒａｄ以下になるように規格化してもよい。

（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。更に、該製造方法は、パターンが形成された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子等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、パターンが形成された基板を加工する他の処理を含みうる。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及び変更が可能である。

Claims (8)

1. モールド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装置であって、
   前記モールドを保持するモールド保持部と、
   前記モールド保持部に保持された前記モールドに形成されたパターンを変形させるために、前記パターンが形成されたパターン面に沿った向きに、前記モールドの側面から力を加えることが可能なモールド変形機構と、を備え、
   前記モールド変形機構は、前記モールドの側面を押し付けるように接触する接触部を含み、
   前記接触部の前記モールドの厚さ方向の形状は、前記モールドの側面に接触する側の寸法が、モールドの側面から遠い側の寸法より小さく、
   前記接触部は、錐台形状であることを特徴とするインプリント装置。
2. モールド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装置であって、
   前記モールドを保持するモールド保持部と、
   前記モールド保持部に保持された前記モールドに形成されたパターンを変形させるために、前記パターンが形成されたパターン面に沿った向きに、前記モールドの側面から力を加えることが可能なモールド変形機構と、を備え、
   前記モールド変形機構は、前記モールドの側面を押し付けるように接触する接触部を含み、
   前記接触部の前記モールドの厚さ方向の形状は、前記モールドの側面に接触する側の寸法が、モールドの側面から遠い側の寸法より小さく、
   前記接触部は屋根型形状であり、前記接触部の稜線と前記モールドの側面とが接触することを特徴とするインプリント装置。
3. 前記屋根型形状の前記接触部の稜線は、前記モールドの側面と接触する際に、前記モールドの前記パターン面と平行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。
4. 前記接触部は中心部に開口が形成されており、
   前記開口に、前記モールド変形機構が前記モールドに力を加える方向における前記モールドの位置を検出する検出部を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のインプリント装置。
5. 前記接触部は中心部に開口が形成されており、
   前記開口に、前記モールド変形機構が前記モールドに力を加える方向における前記モールドの位置を検出する検出部を有し、前記開口の中心は、前記屋根型形状の前記接触部が前記モールドと接触する稜線を結ぶ直線上に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のインプリント装置。
6. 前記接触部は、前記モールドの厚さ方向の形状において、前記モールドの側面に接触する側の寸法が、モールドの側面から遠い側の寸法より小さくなるように斜面が形成されており、
   前記接触部が前記モールドの側面から力を加える方向と直交する平面と前記接触部の斜面とのなす角度が、
   前記接触部が前記モールドの側面から力を加える方向と直交する平面と前記モールドの側面とのなす角度よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のインプリント装置。
7. 前記接触部は、前記モールドの厚さ方向の形状において、前記モールドの側面に接触する側の寸法が、モールドの側面から遠い側の寸法より小さくなるように斜面が形成されており、前記斜面の傾きは、前記接触部が前記モールドの側面から力を加える方向と直交する平面に対して１ｍｒａｄ以上、１０ｍｒａｄ以下であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のインプリント装置。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載のインプリント装置を用いて基板上にパターンを形成する工程と、
   前記工程で前記パターンが形成された基板を加工する加工工程と、を有し、該加工工程により加工さ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の製造方法。

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