JP6548560B2 - インプリント装置、計測方法、インプリント方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置、計測方法、インプリント方法、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイス等の製造のために基板上に微細なパターンを形成する装置として、インプリント装置が知られている。インプリント装置は、吐出手段により基板上に吐出されたインプリント材を型と接触させ、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装置である。

インプリント材を吐出する吐出手段は吐出口が形成されたノズルを複数有し、それぞれのノズルはピエゾ素子等の吐出機構を用いてインプリント材を吐出する。一般に、パターン形成に伴うインプリント材の吐出は基板を移動させている間に行われる。そのため、吐出手段は、目標の吐出位置が吐出口の下方に位置するタイミングよりも早いタイミングでインプリント材を吐出する。インプリント材が吐出されてから基板に到達するまでの滞空時間に基づいて、インプリント材の吐出タイミングが設定されている。

特許文献１は、吐出手段の組み付け公差に起因する吐出位置のずれを補正する方法に関する発明である。すなわち、複数のノズルを全ての配置ずれを補正する方法が記載されている。配置ずれの計測のために、基板に対してインプリント材を吐出し、インプリント材の目標の吐出位置に対する実際の吐出位置のずれを求めることが記載されている。

特開２０１１−２２２７０５

特許文献１のように配置ずれを計測するためには、静止している基板上にインプリント材を吐出することになる。

しかし、特許文献１のように基板を静止させた状態でインプリント材を吐出したのでは、吐出速度あるいは吐出角度等の個々の吐出特性を分離して計測することが困難である。このような個々の吐出特性の計測ができていないと、吐出特性の変化による滞空時間の変化に起因して、基板を移動させながら吐出されたインプリント材の吐出位置が目標の吐出位置からずれるおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、一つの吐出特性を他の吐出特性から分離して計測することができるインプリント装置、計測方法、およびインプリント方法を提供することを目的とする。

本発明は、型とインプリント材を接触させ、前記インプリント材を硬化させることにより基板上に前記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、基板を移動させる移動手段と、前記インプリント材を吐出する吐出手段と、前記移動手段により前記基板が所定方向に移動している間に前記吐出手段により前記基板上に吐出された前記インプリント材の吐出位置を取得する取得手段と、基準位置と前記吐出位置との間の前記所定方向の距離を算出し、前記距離と前記移動している間の前記基板の速度に関する情報とに基づいて、前記吐出手段の吐出速度を決定する決定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、一つの吐出特性を他の吐出特性から分離して計測することができる。

第１〜第３の実施形態にかかるインプリント装置の構成を示す図である。 吐出位置のずれについて説明する図である。 第１実施形態の吐出速度の計測方法について説明する図である。 第１実施形態の計測方法を示すフローチャートである。 第２実施形態の吐出速度の計測方法について説明する図である。 第２実施形態の計測方法を示すフローチャートである。 第３実施形態の吐出角度の計測方法について説明する図である。 第３実施形態の計測方法におけるインプリント材の位置について説明する図である。 第３実施形態の計測方法を示すフローチャートである。 インプリント方法を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
（装置構成）
図１は、実施形態のインプリント装置１００の構成を示す図である。図１において、鉛直方向をＺ軸、当該Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２軸をＸ軸およびＹ軸としている。インプリント装置１００は、基板１０１上に供給された光硬化性のインプリント材（インプリント材）１０２とモールド（型）１０３を接触させ、インプリント材１０２を硬化させることによりパターンを形成する。

照射部１０４は未硬化状態のインプリント材１０２を硬化させるための紫外線１０５を基板１０１に照射する。照射部１０４は紫外線１０５を出射する光源１０６と、紫外線１０５の光路を基板１０１の方向に折り曲げるミラー１０７とを有する。

モールド１０３は、外周が矩形であり、その中心部には凹凸パターンが形成された矩形のパターン部１０３ａを有する。基板１０１上にはパターン部１０３ａとほぼ同じ大きさの複数のパターン領域１２０が形成されている。１回のインプリント材１０２とモールド１０３との押し付け動作（以下、押型動作という）により、１つのパターン領域１２０上にパターン部１０３ａの転写パターンが形成される。モールド１０３の材料は、石英等の紫外線１０５を透過する材料である。

チャック１０８は、真空吸着力や静電気力によりモールド１０３を保持する。駆動機構１０９は、チャック１０８と共にモールド１０３をＺ軸方向に沿って移動させる。紫外線１０５が基板１０１に到達するように、チャック１０８および駆動機構１０９は中央部に開口領域１１０を有する。モールド１０３の押型動作およびインプリント材１０２からモールド１０３を引き離す動作（以下、離型動作という）の際に、モールド１０３を移動させる。

基板ステージ１１１は、チャック１１２ａと駆動機構１１２ｂと基準マーク１１２ｃを有し、後述の制御部１２２からの指示にしたがって基板１０１を位置決めする。チャック１１２ａは、基板１０１を真空吸着力や静電気力により基板１０１を保持する。チャック１１２ａにより基板１０１を保持した状態で基板ステージ１１１はＸＹ平面内に沿って移動する。基板１０１の位置計測に使用される基準マーク１１２ｃは、駆動機構１１２ｂ上に設けられている。

駆動機構１０９および駆動機構１１２ｂは、粗動駆動系や微動駆動系等、複数の駆動系から構成されていてもよい。また、駆動機構１０９はＺ軸方向だけではなく、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、および各軸周りの回転方向へモールド１０３を移動させる機構であってもよい。駆動機構１１２ｂはＸ軸方向およびＹ軸方向だけではなく、その他の軸方向、および各軸周りの回転方向へ基板１０１を移動させる機構であってもよい。

モールド１０３とインプリント材１０２との押型動作および離型動作は、モールド１０３および基板１０１のうち少なくとも一方をＺ軸方向に移動させることで行えばよい。

モールド１０３の上方に透過部材１１３を配置することで、開口領域１１０内に、圧力調整が可能な空間１１４を設けている。インプリント材１０２にパターン部１０３ａを接触させる際に、パターン部１０３ａを下に凸形状に撓ませる。これにより、モールド１０３とインプリント材１０２の間に気泡が入ることを防ぎ、パターン部１０３ａの隅々までインプリント材１０２を充填させることができる。

吐出手段１１５は、Ｙ軸方向に沿って配置された複数のノズル１１６（図２に図示）から未硬化状態のインプリント材１０２を吐出する。ノズル１１６はピエゾ素子の圧電効果を利用してインプリント材１０２を押し出す。ピエゾ素子に印加する（付与する）電圧の波形（以下、駆動波形という）や、その駆動波形にしたがって電圧を印加するタイミングは、後述の制御部１２２によって指示される。

制御部１２２からの指示によって、インプリント材１０２の吐出タイミング、吐出速度、吐出量等の吐出条件を調整可能である。

計測部１１７は、パターン部１０３ａに形成されているマーク１１８とパターン領域１２０に形成されているマーク１１９との相対位置ずれを計測する。

インプリント装置１００は、吐出手段１１５により基板１０１上に吐出されたインプリント材１０２の吐出位置を取得する取得手段として、撮像部（撮像手段）１２１と後述の制御部１２２とを有する。

撮像部１２１は、モールド１０３を透過する光を基板１０１に向けて照射し、当該透過した光の反射光をＣＣＤ等の撮像素子で受光することにより基板１０１の像を撮像する。例えば、撮像結果を、モールド１０３とインプリント材１０２の接触状態の確認のために用いてもよい。また、パターン部１０３ａと基板１０１との間へのパーティクルの挟み込みや、パターン部１０３ａへのインプリント材１０２の充填状態の確認のために用いてもよい。さらに、基板１０１上の、押印される前のインプリント材１０２を撮像して、インプリント材１０２の吐出位置を示す画像を取得する。

制御部（算出手段、決定手段、補正手段）１２２はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを有しており、照射部１０４、駆動機構１０９、基板ステージ１１１、吐出手段１１５、計測部１１７、撮像部１２１および記憶部１２３と回線を介して接続されている。これらを統括的に制御して、後述の図４のフローチャートに示すプログラムにしたがって吐出速度の計測や、図１０（後述）のフローチャートに示すプログラムにしたがってインプリント処理を実行する機能を有する。

制御部１２２は、撮像部１２１の撮像結果を画像処理することによって、インプリント材１０２の吐出位置を算出する算出手段（第２算出手段）としての機能を有する。基準位置と、算出して得られた吐出位置との間の所定方向の距離を算出する算出手段（第１算出手段）としての機能を有する。算出された距離に基づいて吐出速度を決定する決定手段としての機能を有する。さらに、決定された吐出速度に基づいて、吐出手段１１５の吐出条件を補正する。吐出条件の補正によって、インプリント材１０２の吐出位置を補正する補正手段としての機能を有する。

記憶部１２３は、制御部１２２により読み取り可能なハードディスク（記憶媒体）等で構成される。図４、図１０（後述）のフローチャートに示すプログラム、計測に用いる基板１０１と吐出手段１１５との間の距離、ノズル１１６の配置等を記憶している。

ベース定盤１２４には、基板ステージ１１１が載置される。駆動機構１０９を吊り下げ支持するブリッジ定盤１２５は、ベース定盤１２４に対して支柱１２６を介して設けられている。

（吐出位置のずれについて）
図２は吐出位置のずれを説明する図である。吐出位置とは、基板１０１に対して吐出されたインプリント材１０２あｇ基板１０１に付着した位置である。図２（ａ）、図２（ｂ）の上側の図は、吐出手段１１５を−Ｚ方向から見た図である。吐出手段１１５が有する複数のノズル１１６のうちの、一部のノズル１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃを示す。図２（ａ）、図２（ｂ）の下側の図は、撮像部１２１で撮像された、基板１０１上におけるインプリント材１０２の吐出位置を示している。

インプリント処理において、基板ステージ１１１が速度Ｖｓで−Ｘ方向に移動する間に、固定された吐出手段１１５によってインプリント材１０２が吐出される。

Ｘ軸方向に延伸している破線２０１ａは、ノズル１１６ａの走査軌跡を仮想的に基板１０１上に投影した軌跡である。同様にして破線２０１ｂはノズル１１６ｂの、破線２０１ｃはノズル１１６ｃの走査軌跡を仮想的に基板１０１上に投影した軌跡である。Ｙ軸方向に延伸している破線２０１＿１、２０１＿２、・・・、２０１＿Ｎと破線２０１ａとの交点は、１番目〜Ｎ番目にノズル１１６ａから吐出されたインプリント材１０２の理想的な吐出位置を示している。

図２（ａ）は吐出角度および吐出速度ずれが無い場合の理想的なインプリント材１０２の配置を示している。図２（ｂ）は、ノズル１１６ｂおよびノズル１１６ｃからの吐出角度および吐出速度の少なくとも一方が所定値からずれることで、吐出位置のずれが生じた場合のインプリント材１０２の配置を示す図である。

本実施形態および後続の実施形態において、吐出角度とは、鉛直方向とインプリント材１０２の吐出方向とのなす角のことをいう。本実施形態および後続の実施形態において、吐出速度は、インプリント材１０２が滞空中の速度の積分値を、滞空時間Δｔで除した値に相当する。吐出手段１１５より与えられた初速度と空気抵抗を受けて減速し基板に到達する直前の速度とのずれを補正し、落下中のインプリント材１０２の速度を等速と仮定したためである。

（吐出速度の計測方法）
第１実施形態では、吐出手段１１５の吐出特性として吐出速度を計測する。本実施形態において、静止している基板１０１上に吐出されたインプリント材１０２の位置を基準位置とする。

図３は第１実施形態の吐出速度の計測方法を説明する図、図４は当該計測方法を示すフローチャートである。以下、図３、図４を用いて第１実施形態について説明する。第１実施形態は、静止している基板１０１に吐出したインプリント材１０２の位置と、等速でＸ軸方向（所定方向）に移動している基板１０１に吐出したインプリント材１０２の位置とのＸ軸方向の距離を算出する。制御部１２２により算出された距離に基づいて吐出手段１１５による吐出速度を計測する方法である。

説明の簡易化のため、吐出手段１１５から吐出されるインプリント材１０２は、鉛直方向に対する吐出角度は０°とする。説明の簡易化のため、吐出手段１１５が１つのノズル１１６を有する場合の吐出速度の計測方法について説明する。

まず、基板ステージ１１１は、吐出手段１１５と対向するように基板１０１を静止させる（Ｓ１０１）。そして、制御部１２２は、吐出手段１１５と対向する基板１０１上の位置３０１を取得する（Ｓ１０２）。得られた位置３０１を基準位置として記憶部１２３に記憶させる。

吐出手段１１５と対向する位置とは、計測対象とするノズル１１６の吐出口と対向する位置である。位置３０１は、Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、およびＺ軸方向の位置を含む。

基板ステージ１１１を静止させたまま、吐出手段１１５はインプリント材１０２を吐出する（Ｓ１０３）。Ｓ１０３で吐出され、基板１０１に到達した（付着した）インプリント材１０２を、マーク３０２という。すなわち、マーク３０２は、インプリント材１０２の液滴である。吐出角度は０°なので、マーク３０２は位置３０１上に吐出される。なお、Ｓ１０２とＳ１０３の順番は入れ替えてもよいし、同時に行っても構わない。

次に基板ステージ１１１は、基板１０１を、吐出手段１１５に対して＋Ｘ方向の位置へ移動させる。移動させた後、基板１０１を速度（基板の速度に関する情報）Ｖｓで等速移動させている間に位置３０１が吐出手段１１５と対向する位置を通過するように−Ｘ方向に移動させる（Ｓ１０４）。

図３（ａ）に示すように、位置３０１が吐出手段１１５の対向するときに、吐出手段１１５はインプリント材１０２を吐出する（Ｓ１０５）。図３（ｂ）に示すように、Ｓ１０５で吐出され、基板１０１に到達したインプリント材１０２を、マーク３０３という。すなわち、マーク３０３は、インプリント材１０２の液滴である。なお、マーク３０３が形成されるまでは、基板ステージ１１１は基板１０１の等速移動を維持させておく。

撮像部１２１が、基板１０１上のマーク３０２とマーク３０３を撮像し、撮像結果を制御部１２２に送信する。

制御部１２２は、受信した画像を画像処理して、マーク３０３の位置（吐出位置）３０４を取得する（Ｓ１０６）。例えば、マーク３０２、マーク３０３のそれぞれのマークの中心位置を各マークの位置としてもよい。本実施形態及び後述の各実施形態において、制御部１２２が算出する吐出位置は、少なくともＸ軸方向の位置を含む。Ｙ軸方向の位置を含んでいてもよい。

制御部１２２は、Ｓ１０２で取得した位置３０１と位置３０４の距離ｄを算出する（Ｓ１０７）。Ｓ１０７で算出する距離とは、Ｓ１０４での基板１０１の移動方向の距離である。

最後に、制御部１２２は、Ｓ１０７で得られた距離ｄと、速度Ｖｓと、Ｓ１０２で取得したＺ軸方向の位置から得られる吐出手段１１５と基板１０１との距離Ｌに基づいて、インプリント材１０２の吐出速度を求める（Ｓ１０８）。

吐出速度の求め方について説明する。吐出速度をＶｒ、インプリント材１０２が吐出されてから基板１０１上に到達するまでの時間をｔとした場合、式（１）が成立する。
ｔ＝Ｌ／Ｖｒ ・・・式（１）

一方、位置３０１と位置３０４の距離ｄは、インプリント材１０２が吐出されてから基板１０１上に到達するまでの時間に基板ステージ１１１が移動する量であるから、式（２）が成立する。
ｄ＝Ｖｓ×ｔ ・・・式（２）

式（１）、式（２）を、吐出速度Ｖｒについて解いた式（３）を計算することにより、制御部１２２は吐出速度Ｖｒを求めることができる。
Ｖｒ＝（Ｖｓ×Ｌ）／ｄ ・・・式（３）

以上で図４のフローチャートに示す計測方法の説明を終了する。

基板ステージ１１１により基板１０１を移動させている間に基板１０１に形成されたマーク３０３の位置３０４と基準とした位置３０１との距離と、基板１０１の速度に関する情報とに基づいて吐出手段１１５の吐出速度を計測することができる。本実施形態では、基板１０１の速度に関する情報は、基板ステージ１１１の速度Ｖｓである。

基板ステージ１１１の駆動偏差が少ない等速移動させている間にマーク３０３を形成することによって、マーク３０３の形成のためのインプリント材１０２が吐出されてから到達するまでの間の基板１０１の移動距離を精度良く求めることができる。これにより、インプリント装置１００は吐出速度Ｖｒを精度良く求めることができる。

吐出手段１１５を側方からインプリント材１０２の落下の様子を観察することにより吐出速度を観察するような専用装置を設けることなく吐出速度を計測できる。そのため、前述の専用装置の設置による設置面積の増加を抑制できる。

さらに、１台のインプリント装置１００内で吐出速度を計測できるため、吐出手段１１５を外部に取り出して計測する場合に比べて吐出手段１１５のメンテナンスの煩雑性を抑制することができる。

吐出角度が０°からずれている場合であっても、本実施形態を適用して吐出手段１１５の吐出速度を計測することができる。Ｓ１０３でインプリント材１０２を吐出した際に、吐出角度をもって斜めに吐出された分だけ、マーク３０２は位置３０１からずれた位置に形成されるが、マーク３０３も同じ吐出角度で同じ量だけ吐出位置がずれて形成されたものである。したがって、吐出角度が未知の場合は、Ｓ１０７の工程において、マーク３０２が実際に形成された位置とマーク３０３の形成された位置３０４との距離をｄとして式（３）に代入すればよい。

これにより、本実施形態によれば、吐出角度による吐出位置のずれに依らずに吐出速度を計測することができる。すなわち、吐出速度という吐出特性を他の吐出特性から分離して計測することができる。

（吐出位置のずれの補正方法）
インプリント処理におけるインプリント材１０２を吐出する工程では、吐出速度が理想の速度Ｖ０から速度Ｖになった場合、インプリント材１０２の滞空時間が変化することにより吐出位置が理想の位置からずれる。吐出手段１１５のインプリント材１０２の吐出タイミングを補正することにより、吐出位置のずれを補正できる。

吐出手段１１５と基板１０１との距離がＬの状態でインプリント材１０２を供給する場合、速度Ｖ０のときの滞空時間Δｔ０はΔｔ０＝Ｌ／Ｖ０であり、速度Ｖのときの滞空時間ΔｔはΔｔ＝Ｌ／Ｖである。したがって、速度Ｖ＜Ｖ０の場合は、吐出するタイミングを｜Δｔ−Δｔｏ｜＝Ｌ×（Ｖ−Ｖ０）／（Ｖ×Ｖ０）だけ早くし、速度Ｖ＞Ｖ０の場合は、吐出タイミングをＬ×（Ｖ−Ｖ０）／（Ｖ×Ｖ０）だけ遅くする。

あるいは、制御部１２２は、吐出タイミングを補正するのではなく、ノズル１１６の吐出速度が速度Ｖ０に近づくように駆動波形を変更してもよい。この際ノズル１１６ごとに異なる吐出タイミングや駆動波形を設定して構わない。吐出位置が理想の吐出位置に近づくのであれば、吐出タイミングと駆動波形とを両方とも変更しても構わない。

このように、制御部１２２は、吐出速度に起因する吐出位置のずれを補正して理想的な位置にインプリント材１０２を吐出させることができる。

なお、吐出手段１１５の経年劣化等により吐出角度が変動する可能性がある場合は、あらかじめ吐出角度も計測することが好ましい。吐出速度に起因する吐出位置のずれと吐出角度に起因する吐出位置のずれとをまとめて補正することで、より理想的な位置にインプリント材１０２を吐出させることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態では、第１実施形態と同様、吐出手段１１５の吐出特性として吐出速度を計測する。

図５は第２実施形態の吐出速度の計測方法を説明する図、図６は当該計測方法を示すフローチャートである。以下、図５、図６を用いて第２実施形態について説明する。

第２実施形態は、基準位置を示すために基板１０１に予め設けられたマークの位置と、等速で移動している基板１０１上に吐出されたインプリント材１０２の位置と、に基づいて吐出速度を計測する方法である。

第１実施形態のインプリント装置１００とは、記憶部１２３に図６のフローチャートに示すプログラムが記憶されている点と、制御部１２２が当該プログラムを読み出して吐出速度の計測を実行する点で異なる。

また、吐出速度の計測に際し、基準位置となる既知の位置を示すマーク４０１が予め設けられた基板１０１を専用基板として使用する点で異なる。マーク４０１は、その位置が検出できるものであれば、立体形状であっても、基板１０１上に掘り込み形成されたものであってもよいし、マーク４０１が他の計測に用いられるマークと兼用されていてもよい。

説明の簡易化のため、吐出手段１１５から吐出されるインプリント材１０２は、鉛直方向に対する吐出角度は０°である場合について説明する。説明の簡易化のため、吐出手段１１５が１つのノズル１１６を有する場合の吐出速度の計測方法について説明する。

まず、マーク４０１の位置を、基板ステージ１１１の位置および基板１０１に対するマーク４０１位置を用いて取得する（Ｓ２０１）。取得方法は計測によるものであっても、事前に得られた基板１０１に対するマーク４０１の位置と基板ステージ１１１に対する基板１０１の位置とに基づいて得られた設計値であってもよい。マーク４０１の位置は、Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、およびＺ軸方向の位置を含む。

次に、基板ステージ１１１は、マーク４０１が吐出手段１１５に対して＋Ｘ方向側に離れた位置になるように基板１０１を移動させる（Ｓ２０２）。

次に基板ステージ１１１は、基板１０１を−Ｘ方向に速度Ｖｓで等速移動させる。等速で移動させている間に、マーク４０１が吐出手段１１５と対向する位置を通過させる（Ｓ２０３）。

マーク４０１が吐出手段１１５の対向するときに、吐出手段１１５はインプリント材１０２を吐出する（Ｓ２０４）。図５に示すように、Ｓ２０４で吐出され、基板１０１に到達したインプリント材１０２を、マーク４０２という。なお、マーク４０２が形成
されるまでは、基板ステージ１１１は基板１０１の等速移動を維持させておく。

撮像部１２１が、マーク４０１とマーク４０２と共に基板１０１撮像し、撮像結果を制御部１２２に送信する。制御部１２２は、受信した画像を画像処理して、マーク４０１の位置と、マーク４０２の位置（吐出位置）を取得し（Ｓ２０５）、マーク４０１の位置とマーク４０２との距離ｄを算出する（Ｓ２０６）。Ｓ２０６で算出する距離とは、Ｓ２０３で基板１０１を移動させている方向に関する距離である。

最後に、制御部１２２は、Ｓ２０６で得られた距離ｄと、速度Ｖｓと、Ｓ１０２で取得したＺ軸方向の位置から得られる吐出手段１１５と基板１０１との距離Ｌに基づいて、インプリント材１０２の吐出速度を求める（Ｓ２０７）。吐出速度の求め方は第１実施形態と同様である。

以上で図６のフローチャートの説明を終了する。

基板ステージ１１１により基板１０１をＸ軸方向に移動させている間に基板１０１に吐出されて形成されたマーク４０２の位置とマーク４０１の位置とのＸ軸方向の距離と、基板１０１の速度に関する情報に基づいて吐出速度を決定することができる。本実施形態では、基板の速度に関する情報は、基板ステージ１１１の速度Ｖｓである。

本実施形態も第１実施形態と同様に、吐出速度という吐出特性を他の吐出特性から分離して計測することができる。

基板ステージ１１１の駆動偏差が少ない等速移動させている間インプリント材１０２を吐出している。これよって、マーク４０２の形成のためのインプリント材１０２が吐出されてから到達するまでの間の基板１０１の移動距離を精度良く求めることができる。これにより、インプリント装置１００は吐出速度Ｖｒを精度良く求めることができる。

吐出手段１１５を側方からインプリント材１０２の落下の様子を観察することにより吐出速度を観察するような専用装置を設けることなく吐出速度を計測できる。そのため、前述の専用装置の設置による設置面積の増加を抑制できる。

さらに、１台のインプリント装置１００内で吐出速度を計測できるため、吐出手段１１５を外部に取り出して計測する場合に比べて吐出手段１１５のメンテナンスの煩雑性を抑制することができる。

第１実施形態に比べて、マーク３０２の形成のために基板１０１を一度静止させる工程を省略できるため、計測に要する時間を短縮することができる。

第２実施形態における基準位置は、視認できるものでなくともよく、制御部１２２にとってその位置が既知であれば、あらかじめ設定された基板１０１上の所定の位置を基準位置としてもよい。すなわち基板１０１上の、任意の（Ｘ、Ｙ）位置を基準位置として設定していてもよい。基準位置は必ずしも基板１０１上の位置でなくとも良い。Ｓ２０３の工程において、基板１０１とともに移動する部分であればよい。例えば、基板ステージ１１１上の、基板１０１が保持されていない部分に設定されてよい。

第１実施形態および第２実施形態は、吐出手段１１５が複数のノズル１１６を有する場合は、前述の動作を繰り返して、他のノズル１１６についても吐出速度を求めてもよい。あるいは、複数のそれぞれのノズル１１６から同時にインプリント材１０２を吐出することによって、複数のノズル１１６のそれぞれの吐出速度をまとめて決定してもよい。隣あうノズル１１６から吐出されたインプリント材１０２が基板１０１上で接触するおそれがある場合は、インプリント材所定数おきのノズルを用いて同時にインプリント材１０２を吐出してもよい。

ただし、第１実施形態の場合は、Ｓ１０７では同じノズル１１６から吐出されて形成されたマーク同士の距離を算出する。第２実施形態では、複数のノズル１１６にそれぞれ対応するマーク４０１が設けられた基板１０１を使用してもよい。このようにすることで、複数のノズル１１６の吐出速度を短時間で計測することができる。

また、Ｓ１０５やＳ２０４においてインプリント材１０２を吐出するタイミングは、吐出手段１１５が位置３０１やマーク４０１の位置に対して既知のオフセットを含む位置が吐出手段１１５と対向するときでもよい。

第１実施形態の場合は、Ｓ１０７では、制御部１２２は、位置３０１から所定のオフセットを含む位置と、位置３０４とのＸ軸方向の距離を算出してもよい。第２実施形態の場合は、Ｓ２０６では、マーク４０１の位置から所定のオフセットを持たせた位置とマーク４０２の位置との距離を算出してもよい。

これにより、基板１０１に到達したインプリント材１０２が基板１０１上で広がりやすい場合であっても、マーク３０２とマーク３０３、あるいはマーク４０１とマーク４０２とが接触してしまうことを防ぐことができる。

第１実施形態およびと第２実施形態において、マーク３０２、４０２の形成時の基板ステージ１１１の移動速度は等速でなくてもよい。すなわち、加速度をもって移動していてもよい。インプリント材１０２が吐出されてから基板１０１に到達するまでの基板１０１の理想的な位置３０１と位置３０４の距離と、吐出速度の影響を受けて変動する実際の位置３０２と位置３０４の距離を用いて吐出速度を求めてもよい。

基準位置は、基板１０１又は基板１０１と共に移動する部分に設定された位置であればよい。例えば、基準マーク１１２ｃの位置等でもよい。

マーク３０２とマーク３０３のＹ軸方向の位置や、マーク４０１とマーク４０２のＹ軸方向の位置を互いに異ならせてもよい。Ｙ軸方向にずらしてマークを形成することにより、マーク同士が互いに接触して中心位置の計測精度が低下することを防止できる。ただし、この場合、第１実施形態におけるマーク３０２とマーク３０３との距離、あるいは第２実施形態におけるマーク４０１とマーク４０２との距離とは、基板１０１の移動方向と同じ方向（所定方向）に関する距離とする。すなわち第１、第２実施形態では、マークの位置同士のＸ軸方向の距離のことである。

（吐出位置のずれの補正方法）
吐出速度に起因する吐出位置のずれの補正方法は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。制御部１２２は、吐出速度に起因する吐出位置のずれを補正して理想的な位置にインプリント材１０２を吐出させることができる。

なお、予め吐出角度が分かる場合は、距離ｄの算出時に吐出角度に起因してｓｉｎθ成分ずれて基板１０１に到達しているという情報を用いて吐出速度を算出する。吐出角度が吐出手段１１５の経年劣化により変動する可能性がある場合は、吐出角度を計測しておくことが好ましい。吐出位置のずれを補正する際は、既知の、あるいは計測により得られた吐出角度に起因する吐出位置のずれと吐出速度に起因する吐出位置のずれとをまとめて補正可能な吐出タイミングに補正することが好ましい。

［第３実施形態］
第３実施形態は、吐出手段１１５の吐出特性として吐出角度および吐出速度を計測可能な計測方法である。

図７は第３実施形態の吐出角度の計測方法を説明する図、図８は基板１０１に吐出されたインプリント材１０２の位置について説明する図、図９は当該計測方法を示すフローチャートである。以下、図７、図８、図９を用いて第３実施形態について説明する。

第３実施形態は、吐出手段１１５の吐出角度および吐出速度の少なくとも一方を計測する方法である。第１速度（第１速度に関する情報）と第２速度（第２速度に関する情報）で移動する基板１０１上に２回ずつインプリント材を吐出する。吐出されたインプリント材により形成されるマーク５０１、５０２、５０３、５０４の位置と、第１速度、第２速度の情報に基づいて吐出角度および吐出速度の少なくとも一方を計測する。

説明の簡易化のため、まず吐出角度を計測する方法について説明する。

第１実施形態のインプリント装置１００とは、記憶部１２３に図９のフローチャートに示すプログラムが記憶されている点と、制御部１２２が当該プログラムを読み出して吐出角度の計測を実行する点で異なる。

説明の簡易化のため、吐出手段１１５が１つのノズル１１６を有する場合の吐出角度の計測方法について説明する。吐出速度は第１実施形態に示す計測方法により既知とする。

まず、基板ステージ１１１は、吐出手段１１５と対向する位置を通過するように基板１０１を速度Ｖｓ１で−Ｘ方向（第１方向）に等速移動させる（Ｓ３０１）。吐出手段は、１滴のインプリント材１０２を吐出し、その吐出から時間ｔ１後に、さらに１滴のインプリント材１０２を吐出する（Ｓ３０２）。先に吐出され、基板１０１上に到達したインプリント材１０２を、マーク５０１という。また、後に吐出され基板１０１上に到達したインプリント材１０２を、マーク５０２という。

図７では、マーク５０１、５０２が位置Ｐ２に形成された様子を示している。吐出手段１１５が垂直方向に対して−Ｘ方向にθ傾いて吐出される様子を示している。

次に、基板ステージ１１１は、吐出手段１１５と対向する位置を通過するように基板１０１を速度Ｖｓ２で−Ｘ方向（第２方向）に等速移動させる（Ｓ３０３）。速度Ｖｓ１と速度Ｖｓ２は速度の大きさが互いに異なる。吐出手段は、１滴のインプリント材１０２を吐出し、その吐出から時間ｔ１後に、さらに１滴のインプリント材１０２を吐出する（Ｓ３０４）。先に吐出され、基板１０１上に到達したインプリント材１０２を、マーク５０３という。また、後に吐出され基板１０１上に到達したインプリント材１０２を、マーク５０４という。

撮像部１２１が、マーク５０１、５０２、５０３、５０４の形成された基板１０１を撮像し、撮像結果を制御部１２２に送信する。

制御部１２２は、受信した画像を画像処理して、第１組の吐出位置である、マーク５０１の位置Ｐ１およびマーク５０２の位置Ｐ２、第２組の吐出位置である、マーク５０３の位置Ｐ３およびマーク５０４の位置Ｐ４を取得する（Ｓ３０５）。

図８は、撮像部１２１で観察された基板１０１を＋Ｚ方向から見た図である。位置Ｐ１と位置Ｐ２のＸ軸方向の距離（少なくも２つの吐出位置の間の第１方向の第１距離）をＤ１と示している。位置Ｐ３と位置Ｐ４のＸ軸方向の距離（少なくも２つの吐出位置の間の第２方向の第２組の吐出位置の間の第２距離）をＤ２示している。制御部１２２は、Ｓ３０５で得られた吐出位置を用いて、距離Ｄ１、距離Ｄ２を算出する（Ｓ３０６）。

最後に、制御部１２２は、Ｓ３０６で得られた距離Ｄ１、Ｄ２と、速度Ｖｓ１、Ｖｓ２と、吐出手段１１５と基板１０１との距離Ｌと、に基づいて、インプリント材１０２の吐出角度を決定する。

吐出速度をＶｒ、Ｘ軸方向の速度成分をＶｘ、Ｚ軸方向の速度成分をＶｚとする。Ｖｘ＝Ｖｒ×ｓｉｎθ、Ｖｚ＝Ｖｒ×ｃｏｓθである。

このときＤ１は式（４）で、理想的なＤ２は式（５）となり、式（４）式（５）を用いて式（６）が成立する。
Ｄ１＝（Ｖｘ＋Ｖｓ１）×ｔ＝（Ｖｘ＋Ｖｓ１）×（Ｌ／Ｖｚ） ・・・式（４）
Ｄ２＝（Ｖｘ＋Ｖｓ２）×ｔ＝（Ｖｘ＋Ｖｓ２）×（Ｌ／Ｖｚ） ・・・式（５）
Ｖｘ＝｛（Ｄ１×Ｖｓ２）−（Ｄ２×Ｖｓ１）｝／（Ｄ２−Ｄ１） ・・・式（６）

式（６）の右辺と、θが微小角であることを考慮して得られるＶｘ＝Ｖｒ×θが等しいため、θについて解くことにより吐出角度を求めることができる。

以上で図９のフローチャートの説明を終了する。 さらに式（４）と式（５）と式（６）をＶｚについて解き、ｔａｎθ＝Ｖｘ／Ｖｚを解くことで吐出速度を求めることもできる。すなわち、本実施形態は、このように、本実施形態では、吐出角度、吐出速度のそれぞれを吐出特性を他の吐出特性から分離して計測することができる。吐出角度を求める前に、吐出速度を求めても構わない。

このように、速度Ｖｓ１、Ｖｓ２でと基板１０１を等速移動させるそれぞれの場合において、異なるタイミングでインプリント材１０２を吐出することにより形成されたマーク５０１、５０２、５０３、５０４の位置を計測する。そして、得られた位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と、速度Ｖｓ１、Ｖｓ２に基づいて、インプリント装置１００はノズル１１６の吐出角度および吐出速度の少なくとも一方を計測する（決定する）ことができる。

吐出手段１１５を側方からインプリント材１０２の落下の様子を観察することにより吐出速度を観察するような専用装置を設けることなく吐出速度を計測できる。そのため、前述の専用装置の設置による設置面積の増加を抑制できる。

さらに、１台のインプリント装置１００内で吐出速度を計測できるため、吐出手段１１５を外部に取り出して計測する場合に比べて吐出手段１１５のメンテナンスの煩雑性を抑制することができる。

なお、Ｓ３０２の工程で使用する基板とＳ３０４の工程で使用する基板は異なる基板であっても構わない。ただし、同一の基板を使用した方が、撮像部１２１が観察したさいに同一視野内にマーク５０１、５０２、５０３、５０４を撮像することができ、計測時間を短縮することができる。

Ｓ３０１とＳ３０３の工程における基板１０１の移動方向は、同じ方向でなくてもよい。

（吐出位置のずれの補正方法）
インプリント処理におけるインプリント材１０２の供給工程では、ＸＺ平面内における吐出角度に起因して吐出位置がＸ軸方向に（Ｌ×θ）ずれる。そこで、吐出位置のずれを補正するために、制御部１２２はインプリント材１０２を吐出するタイミングを補正する。

具体的には、制御部１２２が、吐出角度θ＝０のノズルよりも吐出タイミングをΔｔ＝（Ｌ×θ）／Ｖだけずらす。Ｖはインプリント材１０２の供給工程における基板ステージ１１１の移動速度である。

なお、吐出するタイミングをずらす、とは、ピエゾ素子に電圧が印加されるタイミングをずらすことである。駆動波形がピエゾ素子に入力される周期は、吐出前の計測角度から変更させないでおく。

具体的には、吐出方向が−Ｘ方向側（基板ステージ１１１の移動方向側に傾いている場合は、（Ｌ×θ）／Ｖ遅く吐出するように吐出タイミングを補正する。一方、吐出方向が＋Ｘ方向側（基板ステージ１１１の移動方向側とは反対方向に傾いている場合は、（Ｌ×θ）／Ｖ早く吐出するように補正する。ノズル１１６ごとに異なる吐出タイミングを設定して構わない。

このようにすれば吐出角度に起因する、目標位置に対する吐出位置のずれを補正する（低減する）ことができる。

（インプリント方法）
本発明の一実施形態にかかるインプリント方法を図１０に示す。前述の方法で吐出角度および吐出速度の少なくとも一方を計測する工程（Ｓ４０１）と、吐出位置のずれを補正するようにインプリント材１０２の吐出タイミングを補正する工程（Ｓ４０２）と、インプリント処理をする工程（Ｓ４０３〜Ｓ４０６）とを含む。

インプリント処理の工程について説明する。吐出位置のずれを補正できるように、Ｓ４０２で決定された吐出タイミングでインプリント材１０２をパターン領域１２０に吐出する（Ｓ４０３）。次に、吐出されたインプリント材１０２に対してパターン部１０３ａを接触させる（Ｓ４０４）。次にインプリント材１０２を紫外線１０５により硬化させ（Ｓ４０５）、最後にパターン部１０３ａをインプリント材１０２から引き離す（Ｓ４０６）。これにより、Ｓ４０１やＳ４０２の工程を実行しない場合に比べて、欠陥の少ない転写パターンを形成することができる。

［その他の実施形態］
前述の各実施形態に共通する、その他の実施形態について説明する。

制御部１２２は、吐出条件として、吐出手段１１５の吐出手段に印加する電圧の駆動波形を補正してもよい。駆動波形を補正することで吐出速度を補正することができる。あるいは、吐出角度および吐出速度を両方とも補正することで、インプリント材１０２の吐出位置を補正してもよい。

撮像部１２１を用いてインプリント材１０２の吐出された位置を計測する前に、基板１０１に紫外線１０５を照射してインプリント材１０２を硬化させてしまうことが好ましい。制御部１２２による画像処理の際に、インプリント材１０２の位置計測の精度を向上させることができる。

前述した吐出速度や吐出角度の計測に用いる基板１０１は、インプリント材１０２の接触角が大きくなるような材質あるいは加工が施された、計測用の専用基板であることが好ましい。例えば、フッ素系材料がコーティングされた基板を用いることが好ましい。

前述した吐出速度や吐出角度の計測に用いる基板１０１は、インプリント処理によりパターンを形成する基板１０１と同じ基板であっても、パターンの形成されない専用基板であってもよい。パターンを形成する基板１０１と同じ基板を使用する場合は、パターン領域１２０上にインプリント材１０２が吐出されないようにパターン領域１２０同士の間にあるスクライブライン上に吐出することが好ましい。

制御部１２２は、インプリント装置１００の他の構成要素と共通の筐体内に設置されてもよいし、筐体外に設置されてもよい。また、制御部１２２は、制御対象物や、機能（例えば、算出手段としての機能、決定手段としての機能など）毎に異なる制御基板の集合体であってもよい。

制御部１２２は、計測して得られた吐出角度と閾値角度θ’、あるいは計測して得られた吐出速度と閾値速度Ｖ’とを比較してもよい。比較した結果、計測して得られた吐出角度がθ’より大きい場合や計測して得られた吐出速度が閾値速度Ｖ’より大きい場合に、吐出手段１１５の交換時期であることをユーザに知らせることが好ましい。

吐出角度や吐出速度を算出するにあたり等速移動時の速度を用いて計算する例を示したが、速度と相関のある、加速度（基板の速度に関する情報）を用いてこれらを算出してもよい。

インプリント材１０２として、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物（未硬化状態の組成物を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、放射線、熱等が用いられる。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、紫外線等の光である。

硬化性組成物は、光や放射線の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。このうち、光により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、ポリマー成分等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１０２は、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に付与されてもよい。インプリント材１０２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。

［物品の製造方法］
インプリント装置１００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、型等である。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。

硬化物のパターンを一時的に用いる場合、基板に対する加工工程とし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、他の周知の加工工程（現像、酸化、成膜、蒸着、平坦化、インプリント材剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を施してもよい。

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ないことはいうまでもなく、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。

１００ インプリント装置
１０１、２１１ 基板
１０２ インプリント材
１０３ 型
１１１ 基板ステージ（移動手段）
１１５ 吐出手段
１１６ ノズル
１２１ 撮像部（取得手段）
１２２ 制御部（算出手段、決定手段、取得手段）
３０１ 位置（基準位置）
３０４ マーク３０３の位置（吐出位置）

Claims (16)

1. 型とインプリント材を接触させ、前記インプリント材を硬化させることにより基板上に
   前記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、
   基板を移動させる移動手段と、
   前記インプリント材を吐出する吐出手段と、
   前記移動手段により前記基板が所定方向に移動している間に前記吐出手段により前記基板上に吐出された前記インプリント材の吐出位置を取得する取得手段と、
   基準位置と前記取得手段が取得した前記吐出位置との間の前記所定方向の距離を算出する算出手段と、
   前記算出手段が算出した前記距離と、前記移動している間の前記基板の速度に関する情報とに基づいて、前記吐出手段の吐出速度を決定する決定手段と、を有することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記基準位置は、前記基板又は前記基板が移動している間に前記基板と共に移動する部分に設定された位置であ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. 前記基準位置は、静止している前記基板上に吐出された前記インプリント材の吐出位置であ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. 前記移動している間の前記基板の移動は、等速移動であることを特徴とする又は請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記吐出速度に基づいて、前記基板に対する前記インプリント材の吐出位置を補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記補正手段は、前記吐出手段の吐出タイミングおよび前記吐出手段に付与する電圧の少なくとも一方を補正することを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
7. 型とインプリント材を接触させ、前記インプリント材を硬化させることにより基板上に前記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、
   基板を移動させる移動手段と、
   前記インプリント材を吐出する吐出手段と、
   前記移動手段により基板が第１方向に第１速度で移動している間に異なるタイミングで吐出された前記インプリント材のそれぞれの吐出位置を示す第１組の吐出位置と、前記移動手段により前記基板が前記第１速度とは異なる第２速度で第２方向に移動している間に異なるタイミングで吐出されたそれぞれの前記インプリント材の位置を示す第２組の吐出位置と、を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した前記第１組の吐出位置の、それぞれの吐出位置の間の第１方向の第１距離、および前記取得手段が取得した、前記第２組の吐出位置のそれぞれの吐出位置の間の第２方向の第２距離を算出する算出手段と、
   前記算出手段が算出した、前記第１距離および前記第２距離と、前記第１速度に関する情報と、前記第２速度に関する情報と、に基づいて、前記吐出手段の吐出角度および吐出速度の少なくとも一方を決定する決定手段と、を有することを特徴とするインプリント装置。
8. 前記第１速度での移動と前記第２速度での移動は、等速移動であることを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
9. 前記吐出角度又は前記吐出速度の少なくとも一方に基づいて、前記基板に対する前記インプリント材の吐出位置を補正する補正手段を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のインプリント装置。
10. 前記補正手段は、前記吐出手段の吐出タイミングおよび前記吐出手段に付与する電圧の少なくとも一方を補正することを特徴とする請求項９に記載のインプリント装置。
11. 前記算出手段は第１算出手段であって、
    前記取得手段は、前記基板に吐出されたインプリント材を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像結果を画像処理することによって前記第１組の吐出位置と前記第２組の吐出位置とを算出する、第２算出手段と、を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のインプリント装置。
12. インプリント材を吐出する吐出手段の、吐出速度を計測する方法であって、
    基板が所定方向に移動している間に前記インプリント材を吐出する工程と、
    前記工程で吐出された前記インプリント材の吐出位置を取得する工程と、
    基準位置と前記吐出位置との間の前記所定方向の距離を算出する工程と、
    前記距離と、前記移動している間の前記基板の速度に関する情報とに基づいて、前記吐出手段の吐出速度を求める工程と、を有することを特徴とする計測方法。
13. インプリント材を吐出する吐出手段の、吐出角度および吐出速度の少なくとも一方を計測する方法であって、
    第１速度で第１方向に移動している基板上に、異なるタイミングで前記インプリント材を吐出する第１工程と、
    前記第１速度とは異なる第２速度で第２方向に移動している基板上に、異なるタイミングで前記インプリント材を吐出する第２工程と、
    前記第１工程で吐出された前記インプリント材の少なくとも２つの吐出位置、および前記第２工程で吐出された前記インプリント材の少なくとも２つの吐出位置を取得する工程と、
    前記第１工程で吐出された前記インプリント材の少なくとも２つの吐出位置の間の前記第１方向の第１距離と、前記第２工程で吐出された前記インプリント材の少なくとも２つの吐出位置の間の前記第２方向の第２距離とを算出する工程と、
    前記第１距離、前記第２距離、前記第１速度に関する情報、および前記第２速度に関する情報に基づいて、前記吐出手段の吐出角度および吐出速度の少なくとも一方を求める工程と、を有することを特徴とする計測方法。
14. 請求項１２に記載の計測方法で得られた吐出速度に基づいて、前記吐出手段のインプリント材の吐出条件を補正する工程と、
    前記補正する工程で補正した吐出条件で前記基板に前記インプリント材を吐出する工程と、
    型と前記吐出する工程で吐出された前記インプリント材とを接触させる工程と、
    前記型を前記インプリント材から引き離す工程と、を有することを特徴とするインプリント方法。
15. 請求項１３に記載の計測方法で得られた吐出角度および吐出速度の少なくとも一方に基づいて、前記吐出手段の前記インプリント材の吐出条件を補正する工程と、
    前記補正する工程で補正した吐出条件で前記基板に前記インプリント材を吐出する工程と、
    型と前記吐出する工程で吐出された前記インプリント材とを接触させる工程と、
    前記型を前記インプリント材から引き離す工程と、を有することを特徴とするインプリント方法。
16. 請求項１４又は請求項１５に記載のインプリント方法を用いて基板にパターンを形成する工程と、
    前記工程の後に前記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。

Images