JP6552392B2 - 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、例えば吐出角度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、吐出角度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、吐出口を有し、前記吐出口から基板に向けてインプリント材を吐出する吐出手段と、前記吐出口と前記基板との距離が互いに異なる第１状態および第２状態のそれぞれの状態で前記吐出手段により、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、前記取得手段が取得した前記吐出位置に基づいて前記吐出手段の吐出角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、吐出角度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実施形態の吐出角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実施形態の吐出角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実施形態の吐出速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を示すフローチャートである。 第４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４実施形態の計測方法を示すフローチャートである。 インプリント方法の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（高さ方向）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、モールド（型）１０３を用いて基板１０１上にパターンを形成する装置である。当該パターンは、基板１０１上に供給された光硬化性のインプリント材１０２に対してモールド１０３を接触させ、モールド１０３を接触させた状態でインプリント材１０２を硬化させることにより形成する。

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、石英などの紫外線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。

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）の吐出口から基板１０１に向けて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、吐出手段１１５の吐出条件を調整可能である。吐出条件は、インプリント材１０２の吐出タイミング、吐出速度、吐出量等である。

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、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手段として、撮像部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角度の計測を実行する。さらに、後述の図１１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としての機能を有する。算出された吐出位置に基づいて吐出角度を決定する決定手段としての機能を有する。

さらに、決定された吐出角度に基づいて、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（後述）、図１１（後述）のフローチャートに示すプログラム、計測に用いる後述の基板２１１の吐出手段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。吐出位置は、基板１０１に対して吐出されたインプリント材１０２が基板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１
０１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２０１
ｃ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からの吐出角度又は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。図２（ａ）、（ｂ）に示す白丸はノズル１１６ａ〜１１６ｃの吐出口でもある。

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。

（吐出角度の計測方法）
第１実施形態では、異なる高さを有する段差付きの基板２１１を用いて、ノズル１１６の吐出角度を計測する。ＸＺ平面内における吐出角度の計測方法について説明する。

図３は、第１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。図３（ａ）は、モールド１０３側から−Ｘ方向を見た図、図３（ｂ）は、基板２１１上にインプリント材１０２を吐出している状態を示す図である。

基板２１１は、段差の高いほうの面である第１領域２１１ａと、段差の低い方の面であり第１領域２１１ａよりもΔｈ低い位置の第２領域２１１ｂとを含む。基板ステージ１１１によって、吐出手段１１５との距離がｈ１となる高さＨ１（第１の高さ）に第１領域２１１ａは位置決めされる。このとき、吐出手段との距離がｈ２となる高さＨ２（第２の高さ）に第２領域２１１ｂが位置決めされる。吐出手段１１５と第２領域２１１ｂは、距離ｈ２＝ｈ１＋Δｈで表される。

吐出角度の算出精度を確保するため、高さＨ１での吐出位置と高さＨ２での吐出位置のＸ軸方向のずれΔｄが数μｍ程度となるようにΔｈを設定することが好ましい。例えば、Δｈが８０〜２００μｍとなるような基板２１１を使用することが好ましい。

図４は、第１実施形態の計測方法を示すフローチャートである。簡易化のため、１つのノズル１１６からインプリント材１０２を吐出する場合について説明する。

まず、吐出手段１１５が第１領域２１１ａと対向している第１状態で、吐出手段１１５は第１領域２１１ａに向けてインプリント材１０２ａを吐出する（Ｓ１０１）。次に、基板ステージ１１１をＸ軸方向（所定方向と交差する方向）の位置は固定したままＹ軸方向（所定方向）に移動させ、吐出手段１１５を第２領域２１１ｂと対向させる（Ｓ１０２）。次に、吐出口が第２領域２１１ｂと対向している第２状態で、吐出手段１１５は第２領域２１１ｂに向けてインプリント材１０２ｂを吐出する（Ｓ１０３）。

撮像部１２１が、第１状態で吐出された基板２１１上のインプリント材１０２ａと、第２状態で吐出された基板２１１上のインプリント材１０２ｂを撮像する（Ｓ１０４）。撮像部１２１は、撮像した画像を制御部１２２に送信する。

制御部１２２は、受信した画像を画像処理して、インプリント材１０２ａの位置とインプリント材１０２ｂの位置（それぞれの状態で吐出されたインプリント材の吐出位置）を算出する。インプリント材１０２ａ、１０２ｂの吐出位置は、例えば、Ｘ軸方向の位置およびＹ軸方向の位置を含んでいる。さらに、制御部１２２は、インプリント材１０２ａとインプリント材１０２ｂのＸ軸方向における距離Δｄ（図３（ｂ）参照）を算出する（Ｓ１０５）。吐出角度をθとすると、θ≠０の場合はΔｄ≠０となる。

制御部１２２は、Δｄ、Δｈを用いて吐出角度を決定する（Ｓ１０６）。θを用いて、ｔａｎθ＝Δｄ／Δｈが成立する（図３（ａ）参照）。インプリント材１０２ｂがθの方向に吐出されることにより距離Δｈの落下時にＸ軸方向にも移動するからである。θが微小角であるのでθ＝Δｄ／Δｈを演算することにより、吐出角度を決定することができる。

Ｙ軸方向に沿って配置された他のノズル１１６についても、Ｓ１０１〜Ｓ１０６の工程を繰り返すことで吐出角度を計測することができる。

本実施形態ではインプリント材１０２ａ、１０２ｂの吐出時に基板ステージ１１１を静止させているため、ノズル１１６からの吐出速度が所定値からずれている場合であったとしても吐出速度の影響は受けずに計測することができる。

このように、ノズル１１６の吐出口と基板１０１との距離が異なる第１状態および第２状態のそれぞれの状態で吐出された、インプリント材１０２ａ、１０２ｂの位置に基づいて、それぞれの吐出手段１１５の吐出角度を計測する（決定する）ことができる。吐出手段１１５が基板ステージ１１１の静止状態でインプリント材１０２を吐出するため、吐出速度が所定値からずれを考慮する必要がない。したがってインプリント装置１００による本計測方法によれば、吐出角度を、吐出速度等の他の吐出特性から分離して計測することができる。

具体的には、Ｓ１０２において基板ステージ１１１をＹ軸方向に移動させ、Ｘ軸方向におけるインプリント材１０２ａ、１０２ｂの位置に基づいて吐出角度を計測している。基板ステージ１１１を移動させることにより、吐出されたインプリント材１０２ａ、１０２ｂがつながってしまい、制御部１２２による位置の算出が困難になることを防ぐことができる。これにより、吐出角度を精度良く計測することができる。

吐出手段１１５を側方から観察することにより吐出角度を観察するような専用装置を設けることなく、１台のインプリント装置１００内で吐出角度を計測できる。これにより、専用装置の設置による設置面積の増加や、吐出手段１１５を外部に取り出して計測することによるメンテナンスの煩雑性を抑制することができる。

（吐出位置ずれの補正方法）
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、吐出角度に起因して吐出位置がＸ軸方向に（ｈ１×θ）ずれる。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＝（ｈ１×θ）／Ｖｓだけずらす。吐出タイミングをずらす、とは、吐出手段１１５の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。なお、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、（ｈ１×θ）／Ｖｓ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、（ｈ１×θ）／Ｖｓ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。

［第２実施形態］
本実施形態では、基板１０１が高さＨ１（第１高さ）に位置決めされた第１状態と、基板１０１が高さＨ１とは異なる高さＨ２（第２高さ）に位置決めされた第２状態とのそれぞれの状態インプリント材１０２を吐出することにより、吐出角度を計測する。高さＨ１は、吐出手段１１５からｈ１離れた位置であり、高さＨ２は吐出手段からｈ２＝ｈ１＋Δｈ離れた位置である。

第１実施形態とは、インプリント装置１００が基板ステージ１１１をＺ軸方向に位置決め可能であること、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ことが異なる。図５の吐出角度の計測方法について説明する図と、図６のフローチャートを用いて、第２実施形態にかかる吐出角度の計測方法について説明する。

制御部１２２は、図６のフローチャートに示すプログラムを記憶部１２３から読み出して実行する。まず、基板１０１を高さＨ１に位置決めした状態で、吐出手段１１５はインプリント材１０２ａを吐出する（Ｓ２０１）。基板１０１をＸ軸方向に移動させる（Ｓ２０２）。基板ステージ１１１をＺ軸方向にΔｈに移動させ、基板１０１を高さＨ２に位置決めする（Ｓ２０３）。次に、吐出手段１１５がインプリント材１０２ｂを吐出する（Ｓ２０４）。Ｓ２０５〜Ｓ２０７は、図４のＳ１０４〜Ｓ１０６と同じ処理のため、説明を省略する。

なお、Ｓ２０２とＳ２０３は順番が逆でもよい。Ｓ２０２での移動量は、吐出されたインプリント材１０２ａとインプリント材１０２ｂ同士が接触しない程度（例えば８０〜２００μｍ）に離れていればよい。

このように、吐出口と基板１０１との距離が異なる第１状態および第２状態のそれぞれの状態で基板２１１に吐出された、インプリント材１０２ａ、１０２ｂの位置に基づいて、それぞれ吐出手段１１５の吐出角度を計測する（決定する）ことができる。さらに、第１実施形態のように段差を有する専用の基板２１１を用いずに吐出角度を計測することができる。第１実施形態と同様の理由により、インプリント装置１００による本計測方法によれば、吐出角度を、吐出速度等の他の吐出特性から分離して計測することができる。

吐出手段１１５を側方から観察することにより吐出角度を観察するような専用装置を設けることなく、１台のインプリント装置１００内で吐出角度を計測できる。これにより、専用装置の設置による設置面積の増加や、吐出手段１１５を外部に取り出して計測することによる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。

［第３実施形態］
本実施形態では、第１実施形態と同様、基板２１１を用いて、ノズル１１６からのインプリント材１０２の吐出速度を計測する。吐出手段１１５は、基板ステージ１１１が移動している間の、吐出口と基板２１１との距離が異なる第１状態および第２状態のそれぞれの状態でインプリント材１０２を吐出する。

説明の簡易化のため、前述の実施形態で吐出角度を求めた結果が吐出角度θ＝０°の場合について説明する。第１実施形態とは、インプリント装置１００の記憶部１２３に図８のフローチャートに示すプログラムが記憶されていることが異なる。さらに、制御部１２２は、吐出速度を決定する第２決定手段としての機能を有する。

図７に示す吐出速度の計測方法について説明する図と、図８の吐出速度の計測方法を示すフローチャートを用いて説明する。以下の説明において、基板ステージ１１１の移動速度をＶｓ、ノズル２０５ｂからのインプリント材１０２ｂ、インプリント材１０２ｂ’の吐出速度をＶとする。

吐出手段１１５が第１領域２１１ａと対向している状態で基板ステージ１１１をＸ軸方向（所定方向）、特に−Ｘ方向に速度Ｖｓで移動させている間に、吐出手段１１５が基板２１１に向けて一定周期でインプリント材１０２を吐出する（Ｓ３０１）。

吐出は、複数のノズルのうち、少なくともノズル２０５ａ、２０５ｂを介して同時に行われる。時刻ｔでは、ノズル２０５ａは第１領域２１１ａ上にインプリント材１０２ａを、ノズル２０５ｂは第１領域２１１ａにインプリント材１０２ｂを吐出する。時刻ｔ’では、ノズル２０５ａは第１領域２１１ａ上にインプリント材１０２ａ’を、ノズル２０５ｂは第２領域２１１ｂにインプリント材１０２ｂ’を吐出する。

撮像部１２１が、基板２１１上のインプリント材１０２ａ、１０２ａ’、１０２ｂ、１０２ｂ’を撮像する（Ｓ３０２）。撮像部１２１は、撮像した画像を制御部１２２に送信する。

制御部１２２は、受信した画像を画像処理して、インプリント材１０２ａ、１０２ａ’、１０２ｂ、１０２ｂ’の位置をそれぞれ求める。さらに、制御部１２２は、インプリント材１０２ａとインプリント材１０２ｂのＸ軸方向の距離Δｘを求める（Ｓ３０３）。ここでΔｘは、ノズル２０５ａとノズル２０５ｂのＸ軸方向の配置位置のずれと、ノズル２０５ａの吐出速度とノズル２０５ｂの吐出速度の違いによる吐出位置のずれとの影響とを含む量である。

次に、制御部１２２は、第２領域２１１ｂに吐出されたインプリント材１０２ａ’とインプリント材１０２ｂ’の、Ｘ軸方向の距離Δｄｓを求める（Ｓ３０４）。

次に、制御部１２２は、段差の高さΔｈの影響による吐出位置のずれを算出する。具体的には、Δｄｓ’＝Δｄｓ−Δｘを計算してΔｄｓ’を算出する（Ｓ３０５）。これにより、ノズル２０５ａとノズル２０５ｂのＸ軸方向の配置位置ずれの影響とノズル２０５ａの吐出速度の影響とを除去している。

最後に、制御部１２２はノズル２０５ｂの吐出速度Ｖを求める（Ｓ３０６）。インプリント材１０２ｂ’が距離Δｈの落下する際に要する時はΔｔはΔｔ＝Δｈ／Ｖで表される。またΔｔの間に基板２１１が速度Ｖｓで進むため、Δｔ＝Δｄｓ’／Ｖｓでもある。この２式を用いて、Ｖ＝（Δｈ×Ｖｓ）／Δｄｓ’を計算することによって吐出速度Ｖを求めることができる。

同様の方法で吐出手段１１５と基板２１１の相対位置をＹ軸方向にずらしながら計測することで、第２領域２１１ｂと対向可能な位置にある各ノズル１１６の吐出速度Ｖを求めることができる。

前述の実施形態で吐出角度を計測した結果が吐出角度θがＸＺ平面内でθ≠０°の場合は、吐出手段１１５からの距離がｈ１の基板１０１に吐出する際に、吐出位置がθ×ｈ１ずれることを考慮してΔｄｓ’および吐出速度Ｖを算出することが好ましい。

よって、第１状態および第２状態のそれぞれの状態で基板２１１に吐出された、インプリント材１０２ａ、１０２ａ’、１０２ｂ、１０２ｂ’の位置に基づいて、吐出手段１１５の吐出速度を計測する（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、１台のインプリント装置１００内で吐出速度を計測できる。これにより、専用装置の設置による設置面積の増加や、吐出手段１１５を外部に取り出して計測することによるメンテナンスの煩雑性を抑制することができる。

Ｓ３０５とＳ３０４の工程は可逆である。また、Δｘはノズル２０５ａとノズル２０５ｂの位置を実測することにより求めてもよい。

（吐出位置ずれの補正方法）
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、吐出速度が所定の速度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所定の位置からずれる。吐出位置のずれは、制御部１２２が吐出手段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補正できる。

吐出手段１１５と基板１０１との距離がｈ１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＝ｈ１／Ｖ０であり、速度Ｖのときの滞空時間ΔｔはΔｔ＝ｈ１／Ｖである。したがって、速度Ｖ＜Ｖ０の場合は、吐出タイミングを｜Δｔ−Δｔｏ｜＝ｈ１×（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ｈ１×（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。

このようにして、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。

［第４実施形態］
本実施形態では、基板１０１が高さＨ１に位置決めされた状態と、基板１０１が高さＨ２に位置決めされた状態とのそれぞれの状態においてインプリント材１０２を吐出することで、吐出速度を計測する。

第１実施形態とは、インプリント装置１００の基板ステージ１１１が基板１０１をＺ軸方向に位置決め可能であること、記憶部１２３に図１０のフローチャートに示すプログラムが記憶されていることが異なる。制御部１２２は、吐出速度を決定する第２決定手段としての機能を有する。

図９の吐出速度の計測方法について説明する図と、図１０の計測方法を示すフローチャートを用いて、以下説明する。図９にはＹ軸方向に沿って配置された６つのノズル１１６が図示されているが、簡易化のため、そのうちの１つのノズル２０５の吐出速度の計測方法を説明する。なお、前述の実施形態で吐出角度を求めた結果、吐出角度θ＝０°であった場合について説明する。

基板１０１を高さＨ１で−Ｘ方向に速度Ｖｓで移動させている間に、ノズル２０５から一定周期でインプリント材１０２を吐出する（Ｓ４０１）。このとき、インプリント材１０２ａを吐出し始めた瞬間の、ノズル２０５と基板１０１との相対位置を記憶しておく。

基板ステージ１１１をＺ軸方向にΔｈに移動させ、基板１０１を高さＨ２に位置決めする（Ｓ４０２）。Ｚ軸方向以外を除き、Ｓ４０１の工程で記憶した相対位置になるように、基板ステージ１１１をＸＹ方向に移動させる（Ｓ４０３）。

再び、基板ステージ１１１を高さＨ２で−Ｘ方向に速度Ｖｓで移動させている間に、ノズル２０５から一定周期でインプリント材１０２を吐出する（Ｓ４０４）。

撮像部１２１が、基板１０１上のインプリント材１０２ａとインプリント材１０２ｂを撮像する（Ｓ４０５）。撮像部１２１は、撮像した画像を制御部１２２に送信する。

制御部１２２は、受信した画像を画像処理することによって、インプリント材１０２ａとインプリント材１０２ｂの位置を求める。さらに、インプリント材１０２ａとインプリント材１０２ｂのＸ軸方向の距離Δｄｓ１（図９（ｂ）参照）を算出する（Ｓ４０６）。

Δｄｓ１を用いて、制御部１２２は吐出速度を算出する。吐出速度は、Ｖ＝（Δｈ×Ｖｓ）／Δｄｓ１を演算することで求めることができる。同様にしてΔｄｓ２〜Δｄｓ６を求めることにより、ノズル２０５以外の各ノズル１１６の吐出速度を求めることができる。

このように、吐出手段１１５と基板１０１との距離が異なるそれぞれの状態で基板１０１に吐出された、インプリント材１０２ａ、１０２ａ’、１０２ｂ、１０２ｂ’の位置に基づいて、それぞれのノズル１の吐出速度を計測することができる。

さらに、１つのノズル２０５のみを用いてノズル２０５の吐出速度を算出可能であるため、第３実施形態のΔｘの算出工程のように、算出計測対象外の参照のノズル１１６との関係を考慮する必要が無い点で好ましい。

吐出手段１１５を側方から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、１台のインプリント装置１００内で吐出速度を計測できる。これにより、専用装置の設置による設置面積の増加や、吐出手段１１５を外部に取り出して計測することによるメンテナンスの煩雑性を抑制することができる。

Ｓ４０１とＳ４０３で吐出周期を同じにしておくことが好ましい。高さＨ１と高さＨ２とで、１〜Ｎ回目に着弾したインプリント材１０２ａとインプリント材１０２ｂとの位置ずれを複数求めてΔｄｓ１の平均値を算出すれば、精度良くΔｄｓ１を求めることができる。

前述の実施形態で吐出角度を計測した結果、吐出角度θがＸＺ平面内でθ≠０°であった場合は、吐出手段１１５からの距離がｈ１の基板１０１に吐出する際に、吐出位置がθ×ｈ１ずれることを考慮してΔｄｓ’および吐出速度Ｖを算出することが好ましい。

Δｄｓ１が小さく、インプリント材１０２ａとインプリント材１０２ｂが接触してしまう場合は、Ｓ４０１とＳ４０３とを別の基板１０１を用いて行っても良い。

吐出速度に起因する吐出位置のずれの補正方法は、第３実施形態と同様であるため説明を省略する。

以上説明した第１〜第２実施形態によれば、インプリント装置１００は吐出手段１１５の吐出角度を他の吐出特性から分離して計測することができる。さらに、第３〜第４実施形態によれば、インプリント装置１００は吐出手段１１５の吐出速度を計測することもできる。さらに、制御部１２２は、吐出手段１１５の吐出条件を補正することで、インプリント材１０２を目標位置に吐出することができる。制御部１２２が決定した吐出角度、制御部１２２が決定した吐出速度の少なくとも一方に基づいて、制御部１２２は吐出条件を補正してもよい。これにより、インプリント材１０２の吐出位置を補正できる。

［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１１に示す。吐出角度を計測する工程（Ｓ５０１）と、吐出位置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（Ｓ５０２）と、インプリント処理をする工程（Ｓ５０３〜Ｓ５０６）とを含む。Ｓ５０１の工程は例えば、第１、第２実施形態で述べた通りである。

インプリント処理の工程について説明する。吐出位置ずれを補正できるように、Ｓ５０２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に供給する（Ｓ５０３）。次に、供給されたインプリント材１０２に対してパターン部１０３ａを押し付ける（Ｓ５０４）。次にインプリント材１０２を紫外線１０５により硬化させ（Ｓ５０５）、最後にパターン部１０３ａをインプリント材１０２から引き離す（Ｓ５０６）。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。電圧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の位置検出の精度を向上させることができる。

基板２１１は、同一物体に第２領域２１１ｂ分の掘り込みを形成した基板であっても良いし、適宜複数の合体させることで形成した基板であってもよい。

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。

第１、第２、第４実施形態では、吐出手段１１５と基板１０１（２１１）との距離が異なる状態で吐出された、少なくとも２か所のインプリント材１０２の位置が計測できればよい。第３実施形態では、吐出手段１１５と基板２１１との距離が異なるそれぞれの状態で２つのノズルから１つずつ吐出された、少なくとも４か所のインプリント材１０２の位置が計測できればよい。

第１、第３の実施形態において、インプリント材１０２の吐出工程は、基板ステージ１１１を移動させながら行ってもよい。この場合、制御部１２２は基板ステージ１１１の移動により吐出位置がずれることを考慮してΔｄやΔｄｓを算出する。

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（本発明の算出手段としての機能、決定手段としての機能、補正手段としての機能）毎に異なる制御基板の集合体であってもよい。

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、紫外線などの光である。

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、１０２ａ、１０２ａ’、１０２ｂ、１０２ｂ’ 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（取得手段、決定手段）

Claims (12)

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、
   吐出口を有し、前記吐出口から基板に向けてインプリント材を吐出する吐出手段と、
   前記吐出口と前記基板との距離が互いに異なる第１状態および第２状態のそれぞれの状態で前記吐出手段により、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、
   前記取得手段が取得した前記吐出位置に基づいて前記吐出手段の吐出角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. 前記基板は段差を有し、前記第１状態は前記吐出口が前記段差の高い方の面に対向している状態であり、前記第２状態は前記吐出口が前記段差の低い方の面と対向している状態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. 前記第１状態は前記基板が第１の高さに位置する状態であり、前記第２状態は前記基板が第１の高さとは異なる第２の高さに位置する状態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。
4. 前記基板を移動させる移動手段を有し、
   前記移動手段は、前記第１状態および前記第２状態のそれぞれの状態で前記吐出手段により吐出された前記インプリント材の位置が所定方向に互いにずれるように前記基板を移動させ、
   前記決定手段は、前記所定方向と交差する方向における前記インプリント材の吐出位置に基づいて前記吐出角度を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記決定手段は第１決定手段であり、
   前記取得手段が取得する前記インプリント材の吐出位置は、前記移動手段が所定方向に前記基板を移動させている間に吐出された前記インプリント材の位置であって、
   前記基板を移動させる移動手段と、
   前記第１状態および前記第２状態のそれぞれの状態において、前記移動手段が所定方向に前記基板を移動させている間に前記吐出手段により吐出されたインプリント材の吐出位置の前記所定方向のずれに基づいて前記吐出手段の吐出速度を決定する第２決定手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記取得手段は、前記第１状態および前記第２状態のそれぞれの状態で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吐出位置を算出する算出手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記決定手段により決定された前記吐出角度に基づいて、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４いずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記第第１決定手段により決定された前記吐出角度、および前記第２決定手段により決定された前記吐出速度、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５に記載のインプリント装置。
9. 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７又は８に記載のインプリント装置。
10. インプリント材を吐出する吐出手段の吐出角度を計測する計測方法であって、
    前記吐出手段の吐出口と基板との距離が異なる、第１状態および第２状態のそれぞれの状態で、前記吐出手段が前記基板上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
    前記工程で取得した前記吐出位置に基づいて前記吐出角度を決定する工程と、を有することを特徴とする計測方法。
11. 請求項１０に記載の計測方法で得られた、前記吐出角度に基づいて、基板に対するインプリント材の吐出位置を補正する吐出条件を決定する工程と、
    前記決定する工程で決定された前記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、
    前記吐出する工程で吐出された前記インプリント材と型とを接触させる工程と、
    前記接触させる工程で接触させた前記型と前記インプリント材とを引き離す工程と、を有することを特徴とするインプリント方法。
12. 請求項１１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、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

Images