JP6584176B2 - インプリント装置、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、インプリント方法および物品の製造方法に関する。

インプリント技術は、微細なパターンが形成された型（モールド）を用いて基板の上に微細なパターンを形成する技術である。インプリント技術の１つとして、光硬化法がある。この光硬化法を用いたインプリント技術は、初めに、基板の上のインプリント領域であるショット位置にインプリント材としての流動状の樹脂を供給する。樹脂にモールドのパターンを押し付けた状態（押印）で光を照射することによって樹脂を硬化させる。硬化した樹脂からモールドを引き離す（離型）ことにより、モールドのパターンが基板の上の樹脂に転写される。

インプリント技術を用いて半導体チップを製作する場合、基板上の樹脂とモールドの押印時に、基板とモールドとの基板面内方向の正確な位置合わせを必要とする。インプリント装置における基板とモールドとの位置合わせには、モールドに形成されたマークとショット毎に基板に形成されたマークを検出することによって位置合わせを行う、いわゆるダイバイダイ方式が知られている。

特許文献１では、基板側パターンの形状とモールド側パターンの形状とを整合させて重ね合わせ精度を改善するための技術が提案されている。特許文献１に開示されている技術では、モールドを保持するモールドチャックによってモールドを変形させて、基板側パターンとモールド側パターンとを整合させている。

また、特許文献２では、基板とモールドとの位置合わせ（アライメント）を行うための技術も提案されている。特許文献２に開示されている技術では、モールドと基板上の樹脂とが接触した状態において基板とモールドとの位置合わせを行う際に、樹脂に対するモールドの押圧力を低下させることで、基板とモールドとの位置関係の調整を容易にしている。

特開２０１０−０８０７１４号公報 特開２００７−１３７０５１号公報

樹脂にモールドのパターンを押し付ける際、基板とモールドとの間には樹脂が十分に充填していることが望まれる。しかし、樹脂の充填が不十分である場合、部分的に基板とモールドが接触する可能性がある。基板とモールドとが接触した状態でモールド及び基板のうちの少なくとも一方に、力を作用させると、モールドや基板が変形し、基板側パターンの形状とモールド側パターンの形状との間の重ね合わせ精度が低下する。

そこで、本発明は、重ね合わせ精度の点で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本発明の一側面としてのインプリント装置は、基板上のインプリント材と型とを接触させて前記インプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、前記基板上のインプリント材と前記型とが接触した状態で前記基板と前記型との位置合わせを行う場合に前記基板及び前記型のうちの少なくとも一方に生じる、前記型と前記インプリント材との接触面に沿った方向における力を検出する検出部と、前記型と前記基板との相対位置が変化したときの変位量に対する、前記検出部によって検出された前記力の変化量の割合を求め、前記求めた割合に基づいて前記位置合わせの動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、重ね合わせ精度の点で有利なインプリント装置を提供することができる。

実施例１に係るインプリント装置の代表的な装置構成を例示した図である。 実施例１に係るアライメント処理のシーケンスを例示した図である。 実施例１に係るインプリント装置の力学モデルを例示した図である。 実施例１に係る力Ｆと変位量Ｘ２の関係を例示した図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。各図において、同一の部材については、同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１を用いて、実施例１に係るインプリント装置について説明する。図１は実施例１に係るインプリント装置の代表的な装置構成を例示した図である。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用いられるリソグラフィ装置である。インプリント装置１は、基板上のインプリント材（未硬化の樹脂）をモールド（型）で成形して基板上にパターンを形成する。インプリント装置１は、本実施形態では、光硬化法を採用する。以下では、基板上の樹脂に対して紫外線を照射する照射系の光軸に平行な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ軸及びＹ軸とする。

インプリント装置１は、図１に示すように、照射部２と、モールド保持機構（モールドステージ）３と、基板ステージ４と、樹脂供給部５と、制御部６と、倍率補正機構１８と、アライメント計測系２２と、検出部５０とを有する。また、インプリント装置１は、基板ステージ４を載置するベース定盤２４と、モールド保持機構３を固定するブリッジ定盤２５と、ベース定盤２４から延設され、ブリッジ定盤２５を支持するための支柱２６とを有する。更に、インプリント装置１は、モールド７を装置外部からインプリント装置１（モールド保持機構３）へ搬送するモールド搬送機構と、基板１１を装置外部からインプリント装置１（基板ステージ４）へ搬送する基板搬送機構とを有する。

照射部２は、インプリント処理において、モールド７を介して、基板１１の上の樹脂１４に紫外線（即ち、樹脂１４を硬化させるための光）８を照射する。照射部２は、光源９と、光源９からの紫外線８をインプリント処理に適切な光に調整するための光学素子１０とを含む。本実施形態では、光硬化法を採用しているため、インプリント装置１が照射部２を有している。但し、熱硬化法を採用する場合には、インプリント装置１は、照射部２に代えて、樹脂（熱硬化性樹脂）を硬化させるための熱源を有することになる。

モールド７は、矩形の外周形状を有し、基板１１に対向する面（パターン面）に３次元状に形成されたパターン（回路パターンなどの基板１１に転写すべき凹凸パターン）７ａを含む。モールド７は、紫外線８を透過させることが可能な材料、例えば、石英で構成される。

モールド７は、パターン面とは反対側の面（紫外線８が入射する入射面）に、モールド７の変形を容易にするためのキャビティ（凹部）７ｂを有する。キャビティ７ｂは、円形の平面形状を有する。キャビティ７ｂの厚さ（深さ）は、モールド７の大きさや材質に応じて設定される。

キャビティ７ｂは、モールド保持機構３に設けられた開口１７と連通し、開口１７には、開口１７の一部とキャビティ７ｂとで囲まれる空間１２を密閉空間とするための光透過部材１３が配置されている。空間１２の圧力は、圧力調整機構（不図示）によって制御される。例えば、モールド７を基板１１の上の樹脂１４に押し付ける際に、圧力調整機構によって、空間１２の圧力を外部の圧力よりも高くして、モールド７のパターン７ａを基板１１に対して凸形状に撓ませる。これにより、モールド７は、パターン７ａの中心部から基板１１の上の樹脂１４に接触するため、パターン７ａと樹脂１４との間に気体（空気）が閉じ込められることが抑制され、パターン７ａに樹脂１４を効率的に充填させることができる。

モールド保持機構（保持部）３は、真空吸着力や静電力によってモールド７を引き付けて保持するモールドチャック１５と、モールドチャック１５を保持してモールド７（モールドチャック１５）を移動させるモールド移動機構１６とを含む。モールドチャック１５及びモールド移動機構１６は、照射部２からの紫外線８が基板１１の上の樹脂１４に照射されるように、中心部（内側）に開口１７を有する。

倍率補正機構（変形機構）１８は、モールドチャック１５に配置され、モールドチャック１５に保持されたモールド７の側面に力（変位）を加えてモールド７のパターン７ａの形状を補正する（即ち、パターン７ａを変形させる）。倍率補正機構１８は、例えば、電圧を加えると体積変化によって伸縮するピエゾ素子を含み、モールド７の各側面の複数箇所を加圧するように構成される。倍率補正機構１８は、モールド７のパターン７ａを変形させることで、基板１１に形成されているショット領域の形状に対して、モールド７のパターン７ａの形状を整合させる。

但し、倍率補正機構１８によって、基板１１に形成されているショット領域の形状に対してモールド７のパターン７ａの形状を整合させることが困難である場合も考えられる。このような場合には、基板１１に形成されているショット領域も変形させて、モールド７のパターン７ａの形状と基板１１に形成されているショット領域の形状とを近づける（形状差を低減する）ようにしても良い。基板１１に形成されているショット領域を変形させるには、例えば、基板１１を加熱して熱変形させれば良い。

モールド移動機構１６は、基板１１の上の樹脂１４へのモールド７の押し付け（押印）、又は、基板１１の上の樹脂１４からのモールド７の引き離し（離型）を選択的に行うように、モールド７をＺ軸方向に移動させる。モールド移動機構１６に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。モールド移動機構１６は、モールド７を高精度に位置決めするために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていても良い。また、モールド移動機構１６は、Ｚ軸方向だけではなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向にモールド７を移動可能に構成されていても良い。更に、モールド移動機構１６は、モールド７のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置やモールド７の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていても良い。また、モールド移動機構１６にはエンコーダなどの位置センサーが取り付けられて、位置計測部４０がモールドチャック１５に保持されたモールド７の位置を計測できるように構成されていても良い。なお、位置計測部４０は、制御部６と同一の装置として構成しても良い。

インプリント装置１におけるモールド７の押印及び離型は、本実施形態のように、モールド７をＺ軸方向に移動させることで実現しても良い。が、基板１１（基板ステージ４）をＺ軸方向に移動させることで実現させても良い。また、モールド７と基板１１の双方を相対的にＺ軸方向に移動させることで、モールド７の押印及び離型を実現しても良い。

基板１１は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を含む。基板１１には、モールド７のパターン７ａで成形される樹脂１４が供給（塗布）される。

基板ステージ４は、基板１１を保持して移動可能である。モールド７を基板１１の上の樹脂１４に押し付ける際に、基板ステージ４を移動させることで基板１１とモールド７との位置合わせ（アライメント）を行う。基板ステージ４は、真空吸着力や静電力によって基板１１を引き付けて保持する基板チャック１９と、基板チャック１９を機械的に保持してＸＹ面内で移動可能とする基板移動機構（駆動部）２０とを含む。また、基板ステージ４には、基板ステージ４の位置決めの際に用いられる基準マーク２１が配置されている。

基板移動機構２０に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。基板移動機構２０は、基板１１を高精度に位置決めするために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていても良い。また、基板移動機構２０は、Ｘ軸方向やＹ軸方向だけではなく、Ｚ軸方向に基板１１を移動可能に構成されていても良い。更に、基板移動機構２０は、基板１１のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置や基板１１の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていても良い。また、基板移動機構２０にエンコーダなどの位置センサーが取り付け、位置計測部４０が基板ステージ４に保持された基板１１の位置を計測できるように構成しても良い。なお、位置計測部４０は、制御部６と同一として構成しても良い。

樹脂供給部５は、基板１１の上に供給すべき樹脂１４の供給量を示す情報として設定されている供給量情報に基づいて、基板１１の上に樹脂１４を供給する。本実施形態では、樹脂１４は、紫外線８が照射されることで硬化する性質を有する紫外線硬化性樹脂である。樹脂１４は、半導体デバイスの製造工程などの各種条件に応じて選択される。また、樹脂供給部５から供給される樹脂１４の供給量（即ち、供給量情報）は、例えば、基板１１に形成される樹脂１４のパターンの厚さ（残膜の厚さ）や樹脂１４のパターンの密度などに応じて設定される。

制御部６は、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、メモリに格納されたプログラムに従ってインプリント装置１の全体を制御する。制御部６は、インプリント装置１の各部の動作及び調整などを制御することで基板上にパターンを形成するインプリント処理を制御する。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）構成しても良いし、インプリント装置１の他の部分とは別対で（別の筐体内に）構成しても良い。また、制御部６は、複数のコンピュータからなる構成としても良い。

アライメント計測系（計測部）２２は、基板１１に形成されたアライメントマークと、モールド７に形成されたアライメントマークとのＸ軸及びＹ軸の各方向への位置ずれを計測する。制御部６は、アライメント計測系２２によって計測された位置ずれに基づいて、モールド７の位置と基板１１の位置とが互いに整合するように、基板ステージ４の位置を調整する（基板ステージ４を移動させる）。また、アライメント計測系２２は、モールド７のパターン７ａの形状や基板１１に形成されたショット領域の形状を計測することも可能である。従って、アライメント計測系２２は、インプリント処理の対象となる基板１１の領域とモールド７のパターン７ａとの間の整合状態を計測する計測部としても機能する。アライメント計測系２２は、本実施形態では、モールド７のパターン７ａと基板１１に形成されたショット領域との形状差を計測する。

検出部５０は、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触した状態でモールド７の位置と基板１１の位置とを互いに整合させる場合にモールド７及び基板１１のうちの少なくとも一方に生じる力Ｆを検出する。ここで、力Ｆとは、モールド７と樹脂１４との接触面に沿った方向における力である。なお、検出部５０は、制御部６と同一として構成しても良い。また、接触面とは、モールド７のパターン面と平行な面であり、モールド７と樹脂１４が接触している状態における前記パターン面の最下面を通る面のことである。

図２は実施例１に係るアライメント処理のシーケンス図を例示した図である。インプリント装置１全体の制御を行う制御部６の機能のうち、１つのショット領域について、ダイバイダイ方式のアライメント処理のシーケンス制御を示したものである。図２に沿って、アライメント処理を説明する。基板１１のショット位置に塗布された樹脂１４にモールド７をモールド移動機構１６によりＺ軸方向に降下させることで、モールド７と基板１１の間に樹脂１４を充填させた状態からアライメント処理を開始する。

Ｓ０１では、基板１１とモールド７との位置ずれを検出する。アライメント計測系２２により基板１１とモールド７との接触している面内方向の相対位置のずれ量を計測する。

Ｓ０２では、基板１１とモールド７との位置ずれを低減するように移動する。基板１１とモールド７との位置ずれを低減するため、基板ステージ４の位置をＸ軸方向、及びＹ軸方向に移動する。また、基板１１とモールド７との位置ずれを低減するため、モールド移動機構１６の位置をＸ軸方向、及びＹ軸方向に移動しても良い。

Ｓ０３では、基板１１とモールド７との間の弾性値を算出する。ここで、基板１１とモールド７との間の弾性値とは、基板１１とモールド７との相対位置の変位量に対する力Ｆの変化量の割合である。制御部６が、モールド７及び基板１１のうちの少なくとも一方に生じる力Ｆと、基板１１とモールド７との相対位置の変化量から、基板１１とモールド７との間の弾性値を算出する。算出方法の詳細は後述する。

Ｓ０４では、算出した弾性値の異常判断を行う。制御部６が、予め定めておいた閾値と前記弾性値とを比較し、閾値より前記弾性値が大きい場合に異常と判断する。制御部６が異常と判断した場合の処理は後述する。

Ｓ０５では、アライメント処理の終了判断を行う。制御部６が、モールド７と基板１１の位置ずれが解消したかを判断する。制御部６が、検出した位置ずれ量と、予め定めた閾値とを比較して、閾値より位置ずれ量がより小さくなったときは終了すると判断する。また、アライメント処理開始からの経過時間が、予め定めた閾値より長くなったとき終了すると判断しても良い。

Ｓ０１〜Ｓ０５は、アライメント処理開始からアライメント処理終了まで繰り返して実行される。アライメント処理が終了した後は、照射部２が紫外線８を照射して樹脂１４を硬化させ、モールド移動機構１６を上昇してモールド７を基板１１から離型する。基板１１上の全てのショット領域に順次、インプリント処理を行い、全てのショット領域について終了した後は不図示の基板交換ハンドにて基板１１を回収し、新規の基板１１を基板ステージ４に搭載して同様にインプリント処理を行う。

Ｓ０４で異常と判断された場合、異常処理を行う。異常処理は、例えば、アライメント処理を中止して、樹脂１４を硬化して、モールド移動機構１６を上昇してモールド７を基板１１から離型する。そして、次のショットのインプリントを行う。

Ｓ０３における、基板１１とモールド間の弾性値の算出について説明する。図３はインプリント装置のＸ軸方向の力学モデルである。なお、Ｙ軸方向にも同様に表わすことができる。ここで、ベース定盤２４、ブリッジ定盤２５、支柱２６を一つの剛体とみなして、インプリント装置１の本体２７として、当該力学モデルの基準とする。基板ステージ４は、基板移動機構２０のアクチュエータによりＸ軸方向の力Ｆを受け、その反力は本体２７で受ける。基板ステージ４のＸ軸方向の変位量Ｘ１は、不図示の計測装置により本体２７を基準として計測される。基板１１は基板ステージ４に基板チャック１９を介して搭載されており、基板ステージ４への力Ｆへの力点と基板１１とは離れている。弾性値Ｋ１は力Ｆの力点から基板１１までの基板ステージ４の構造的な弾性値である。モールド７はモールド移動機構１６により本体２７に支持されており、モールド移動機構１６の構造体の弾性値を本体２７からモールド７までの間の弾性値Ｋ３とする。

アライメント処理時には基板１１とモールド７との間には樹脂１４が充填されており、樹脂１４の弾性値をＫ２とする。実際には、樹脂１４には基板１１とモールド７との相対速度に依存した粘性力が作用するが、ここでは説明を簡単にするため粘性力を無視して静的な吊り合いで考える。変位量Ｘ２は基板１１とモールド７との相対位置を表している。変位量Ｘ２はアライメント計測系２２により検出しても良いし、不図示の計測装置によりモールド７と基板１１の位置を計測して求めても良い。本体２７から基板ステージ４までには、弾性値Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を持つ、３つのばねが直列ばねとして作用する。すなわち、力Ｆをかけたときの変位量Ｘ２は弾性値Ｋ２に反比例する。ここで、力Ｆは、基板ステージ４を移動させて基板１１とモールド７との相対位置を変化させたときに基板ステージ４に加わる力（推力）として特定できる。力Ｆは制御部６で算出された基板ステージ４に与える制御力であり、制御部６からの指令値として求めることができる。また、基板ステージ４に加わる力は、基板ステージ４のアクチュエータ（不図示）として適用されるリニアモータに供給される電流値から求めることができる。

また、力Ｆは、モールド移動機構１６に搭載され、モールド７を保持するモールド保持機構（不図示）を移動させて基板１１とモールド７との相対位置を変化させたときにモールド保持機構に加わる力として特定しても良い。モールド保持機構に加わる力は、モールド移動機構１６のアクチュエータとして適用されるリニアモータに供給される電流値に基づいて、力Ｆを取得することができる。

さらに、力Ｆは、モールド７の倍率補正機構（不図示）がモールド７のパターンを変形させるためにモールド７に加える力として特定しても良い。倍率補正機構がモールド７から受ける力は、倍率補正機構を構成するピエゾ素子に供給される電流値から求めることができる。

変位量Ｘ２も前述の通りアライメント計測系２２等により検出された取得可能な値である。よって、弾性値Ｋ２は共に取得可能な力Ｆと変位量Ｘ２から求めることができる。

通常、弾性値Ｋ２の値は弾性値Ｋ１やＫ３に比べて遥かに小さく、わずかな力Ｆで変位量Ｘ２が生じる。つまり、わずかな力で基板１１とモールド７との相対位置を調整することができる。しかし、基板１１とモールド７との間に異常が発生している場合、弾性値Ｋ２は大きな値となり、力Ｆを作用しても変位量Ｘ２はほとんど生じず、基板１１とモールド７との位置ずれを解消することはできない。そのままアライメント処理を続けると、制御部６が基板ステージ４を制御するために、大きな力Ｆを作用させることになる。

原因として、基板１１とモールド７とが接触する、非常に薄い樹脂１４の充填個所が存在する、極微小な異物がモールド７と基板１１の間に挟み込まれている、または隣接するショットのはみ出した樹脂１４に当該ショットのモールドが重なっている等がある。

Ｓ０４の異常判断において、弾性値Ｋ２を予め定めた閾値と比較し、閾値を超える場合は異常の判断を行う。閾値の値は、例えば、樹脂１４の充填が正常な状態での弾性値Ｋ２の実験値の１０倍とする。また、後述のように樹脂１４の種類や基板１１上のショットの位置に応じて閾値を変更できるようにしても良い。Ｓ０４で異常判断された場合は、アライメント処理を中止して、樹脂１４を硬化して、モールド移動機構１６を上昇してモールド７を基板１１から離型する。そして、次のショットのインプリントを行う。または、１つのショットで異常が発生した場合は他のショットでも異常が発生する可能性が高いので、次のショットのインプリントを行わず、直ちに基板１１のインプリント処理を中止しても良い。または、一定数の連続ショットで異常判断された場合は以降のショットでも異常が発生する可能性が高いので、以降のショットのインプリントを行わず、基板１１のインプリント処理を中止しても良い。

Ｓ０３において、基板１１とモールド７との弾性値Ｋ２を算出する際、力Ｆが小さな値でも弾性値Ｋ２の算出が可能なので、小さな力Ｆのうちに異常判断を行うことができ、早期に基板１１とモールド７との間に発生している異常を検出することができる。

図４は実施例１に係る力Ｆと変位量Ｘ２の関係を例示した図である。横軸に変位量Ｘ２、縦軸に力Ｆをとると、傾きが弾性値Ｋ２に相当する。直線Ｓは弾性値Ｋ２の閾値の傾きの直線である。Ｓ０４の異常判断において、直線Ｓの傾きより小さな領域１にプロットされるデータは正常と判断され、傾きの大きな領域２にプロットされるデータは異常と判断される。データＡは正常なデータの例で、傾きは閾値より小さい。データＢは異常時のデータ例で、傾きは閾値より大きい。異常判断を力Ｆの大きさの閾値を設けて行う場合と比較して、弾性値Ｋ２、すなわち図４のデータプロットの傾きにより異常を判断するので、力Ｆが小さい段階で判断を行える。また、データＣは正常な充填が行われているが、アライメント処理時の基板ステージ４の移動速度により瞬間的に大きな力Ｆが生じている場合である。力Ｆの大きさのみを用いると誤った判断となる可能性があるが、弾性値Ｋ２により判断すると正常の判断が行える。なお、図４では簡略化するために正の値の場合のみ示しているが、変位量Ｘ２は負の値になる場合も同様に傾きによって判断できる。

弾性値Ｋ２の算出は、力Ｆと変位量Ｘ２から算出する以外にも方法がある。弾性値Ｋ１やＫ３は構造計算や測定実験から求めることができる。変位量Ｘ１は図３から分かるように、弾性値Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を持つ、３つのばねの変位量の総和に相当する。また、３つのばねは直列ばねとして作用するので、弾性値Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の逆数の和である弾性値Ｋが、基板１１の位置の変位量に対する力Ｆの変化量の割合として算出できる。よって、力Ｆ、弾性値Ｋ１、弾性値Ｋ３、変位量Ｘ１とから弾性値Ｋ２を算出することができる。この場合、前述の通り弾性値Ｋ２と閾値とを比較して異常判断しても良いし、弾性値Ｋに対する閾値を定めて、弾性値Ｋと閾値とを比較して異常判断しても良い。例えば、アライメント計測系２２で変位量Ｘ２を算出する場合は、画像処理等の計算量により時間がかかることがある。一方、力Ｆは制御部６における指令値であるので、時間遅れなく取得できる。よって、力Ｆと変位量Ｘ２を得るタイミングにずれが生じて、弾性値Ｋ２の算出に影響する場合もある。また、アライメント計測系２２で得られる変位量Ｘ２は、アライメントマークの状況によってＳＮが低い場合があり、弾性値Ｋ２の算出値も同様にＳＮが低い場合がある。これらの場合では、変位量Ｘ２を用いずに前述のように変位量Ｘ１を用いる方法が有効である。どちらの算出方法が良いかはインプリント時の状況により異なるので、両者の値を比較して判断しても良い。

時間の経過と共に、次々と算出される弾性値Ｋ２の値には、ばらつきが生じることがある。瞬時的な値を用いると誤った判断となる場合があるので、公知の平滑化等の統計処理によりばらつきを低減した値を使用しても良い。

基板１１とモールド７との位置ずれの解消は、モールド７を移動させる機構を設けて行っても良い。この場合、図３の弾性値Ｋ３の個所を、モールド７をＸ軸方向に移動させる力に置き換えて考えることができる。なお、モールド７をＸ軸方向に移動させる力は図３の力Ｆと吊り合う関係にある。

樹脂１４の弾性値Ｋ２は樹脂１４の種類、基板１１とモールド７との間の樹脂１４の厚み等により変わるので、異常判断の閾値をそれらに応じて変更できるようにしても良い。また、基板１１の周辺部でのショット位置ではモールド７が基板１１からはみ出した状態になることがある。この状態では基板１１の中心部のショットに比べて、基板１１とモールド７との接触や異物の挟み込みが無い正常時でも異なる弾性値を示すことがある。よって、前記閾値を基板１１の中心部と周辺部とで変更しても良い。また、基板１１とモールド７との間の樹脂１４の厚みが基板１１のインプリント位置に応じて異なる場合もある。そのため、基板１１のインプリント位置に応じて前記閾値を変更できるようにしても良い。なお、前記閾値は、樹脂１４の種類、厚み、基板１１上のインプリント位置などを様々に変えて実験を行い最適な値を求めても良いし、有限要素法などの手法を用いた計算機シミュレーションによって最適な値を求めても良い。

閾値の変更や、弾性値Ｋ２の算出方法の選択は、予めプログラミングしておくことで、制御部６が自動的に行う。しかし、インプリント装置１の調整段階等の試験的なインプリント時には、インプリント装置１に予期せぬ挙動が生じる場合がある。弾性値Ｋ２の算出結果等を装置のコンソール画面に表示しておき、作業者が閾値や弾性値の算出方法を装置に随時、入力して変更できるようにしても良い。

また、Ｓ０４において制御部６が異常判断するための基準値として、基板１１とモールド７との変位量Ｘ２に対する力Ｆの変化量の割合を用いたが、基板１１の位置の変化に要した時間に対する力Ｆの変化量の割合を用いても良い。短時間に力Ｆの大きさが急激に増加しているときに、異常と判断することができる。Ｓ０３において、制御部６がアライメント処理開始から終了まで時間を計測する。また、制御部６が単位時間毎に力Ｆを取得する。力Ｆの取得方法は前述の通りである。そして、制御部６が基板１１の位置の変化に要した時間に対する力Ｆの変化量の割合を求め、前記変化量の割合が閾値を超えた場合には異常と判断する。Ｓ０４以降の処理は、前述した処理と同様である。なお、単位時間としては、例えば、１秒、０．１秒、０．０１秒などが挙げられるが、制御部の処理能力に応じて定めると良い。また、前述と同様に、前記変化量の割合もばらつきが生じることがあるので、公知の平滑化等の統計処理によりばらつきを低減した値を使用しても良い。

したがって、実施例１に係るインプリント装置によれば、モールド及び基板のうちの少なくとも一方に作用する力の影響を低減させ、重ね合わせ精度を改善することができる。

（物品の製造方法）
物品として、例えば、デバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子等）、カラーフィルター、またはハードディスク等の製造方法について説明する。かかる製造方法は、インプリント装置を用いてパターンを基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）に形成する工程を含む。かかる製造方法は、パターンを形成された基板を処理する工程を更に含む。該処理ステップは、該パターンの残膜を除去するステップを含みうる。また、該パターンをマスクとして基板をエッチングするステップなどの周知の他のステップを含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性および生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

Claims (18)

1. 基板上のインプリント材と型とを接触させて前記インプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記基板上のインプリント材と前記型とが接触した状態で前記基板と前記型との位置合わせを行う場合に前記基板及び前記型のうちの少なくとも一方に生じる、前記型と前記インプリント材との接触面に沿った方向における力を検出する検出部と、
   前記型と前記基板との相対位置が変化したときの変位量に対する、前記検出部によって検出された前記力の変化量の割合を求め、前記求めた割合に基づいて前記位置合わせの動作を制御する制御部と、
   を有することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記インプリント装置は、前記基板に形成されたアライメントマークと、前記型に形成されたアライメントマークを計測する計測部を有し、
   前記計測部が前記変位量を計測する
   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. 前記インプリント装置は、前記基板の位置と、前記型の位置とを計測する位置計測部を有し、
   前記位置計測部が前記変位量を計測する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のインプリント装置。
4. 基板上のインプリント材と型とを接触させて前記インプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記基板上のインプリント材と前記型とが接触した状態で前記基板と前記型との位置合わせを行う場合に前記基板及び前記型のうちの少なくとも一方に生じる、前記型と前記インプリント材との接触面に沿った方向における力を検出する検出部と、
   前記基板の位置が変化したときの変位量に対する、前記検出部によって検出された前記力の変化量の割合を求め、前記求めた割合に基づいて前記位置合わせの動作を制御する制御部と、
   を有することを特徴とするインプリント装置。
5. 前記インプリント装置は、前記基板の位置を計測する位置計測部を有し、
   前記位置計測部が前記位置を計測する
   ことを特徴とする、請求項４に記載のインプリント装置。
6. 基板上のインプリント材と型とを接触させて前記インプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記基板上のインプリント材と前記型とが接触した状態で前記基板と前記型との位置合わせを行う場合に前記基板及び前記型のうちの少なくとも一方に生じる、前記型と前記インプリント材との接触面に沿った方向における力を検出する検出部と、
   前記基板の位置の変化に要した時間に対する、前記検出部によって検出された前記力の変化量の割合を求め、前記求めた割合に基づいて前記位置合わせの動作を制御する制御部と、
   を有することを特徴とするインプリント装置。
7. 前記インプリント装置は、前記基板を保持する基板ステージと、
   前記基板ステージを移動させる駆動部と、を有し、
   前記検出部は、前記駆動部の推力に基づいて前記力を検出する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記インプリント装置は、前記型を保持する保持部を有し、
   前記検出部は、前記保持部に加わる力に基づいて、前記力を検出する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記インプリント装置は、前記型に力を加えて変形させる変形機構を有し、
   前記検出部は、前記変形機構が前記型に加えた力に基づいて前記力を検出する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記制御部は、前記求めた割合と閾値とを比較し、前記求めた割合が閾値を超えた場合、前記位置合わせの動作を中止する
    ことを特徴とする、請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
11. 前記制御部は、統計処理した前記変化量の割合と閾値とを比較する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のインプリント装置。
12. 前記制御部は、前記基板と前記型との間の前記インプリント材の種類に応じて前記閾値を変更する
    ことを特徴とする、請求項１０又は請求項１１に記載のインプリント装置。
13. 前記制御部は、前記基板と前記型との間の前記インプリント材の厚みに応じて前記閾値を変更する
    ことを特徴とする、請求項１０又は請求項１１に記載のインプリント装置。
14. 前記制御部は、前記基板上のショット領域の位置に応じて前記閾値を変更する
    ことを特徴とする、請求項１０又は請求項１１に記載のインプリント装置。
15. 基板上のインプリント材と型とを接触させて前記インプリント材にパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記基板上のインプリント材と前記型とが接触した状態で前記基板と前記型との位置合わせを行う場合に前記基板及び前記型のうちの少なくとも一方に生じる、前記型と前記インプリント材との接触面に沿った方向における力を検出する工程と、
    前記型と前記基板との相対位置が変化したときの変位量に対する、前記工程において検出された前記力の変化量の割合を求め、前記求めた割合に基づいて前記位置合わせの動作を制御する工程と、を有する
    ことを特徴とするインプリント方法。
16. 基板上のインプリント材と型とを接触させて前記インプリント材にパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記基板上のインプリント材と前記型とが接触した状態で前記基板と前記型との位置合わせを行う場合に前記基板及び前記型のうちの少なくとも一方に生じる、前記型と前記インプリント材との接触面に沿った方向における力を検出する工程と、
    前記基板の位置が変化したときの変位量に対する、前記工程において検出された前記力の変化量の割合を求め、前記求めた割合に基づいて前記位置合わせの動作を制御する工程と、を有する
    ことを特徴とするインプリント方法。
17. 基板上のインプリント材と型とを接触させて前記インプリント材にパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記基板上のインプリント材と前記型とが接触した状態で前記基板と前記型との位置合わせを行う場合に前記基板及び前記型のうちの少なくとも一方に生じる、前記型と前記インプリント材との接触面に沿った方向における力を検出する工程と、
    前記基板の位置の変化に要した時間に対する、前記工程において検出された前記力の変化量の割合を求め、前記求めた割合に基づいて前記位置合わせの動作を制御する工程と、を有する
    ことを特徴とするインプリント方法。
18. 請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて、パターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、を有し、
    処理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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