JP6726987B2 - インプリント装置および物品製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、インプリント装置および物品製造方法に関する。
半導体デバイスや磁気記憶媒体などの物品を製造するためのリソグラフィー装置の１つとしてインプリント装置が注目されている。インプリント装置は、基板のインプリント領域に配置されたインプリント材にモールドを接触させ該インプリント材を硬化させることで該インプリント領域にパターンを形成する。ここで、インプリント領域は、基板の少なくとも１つのショット領域を含む領域としうる。特許文献１には、ショット領域のアライメントマークおよびモールドのアライメントマークを検出し、その検出結果に基づいて基板のショット領域とモールドとの間のアライメントを行うことが記載されている。
特表２００８−５２２４１２号公報
基板のインプリント領域とモールドとの間のアライメントは、インプリント領域に配置されたインプリント材にモールドが接触した状態でなされる。インプリント材は、粘性と弾性とを併せ持つ粘弾性と呼ばれる特性を有する。したがって、基板とモールドとを基板の表面に沿った方向に相対的に移動させると、粘弾性により相対移動を妨げる方向にせん断力が発生する。また、粘弾性には非線形特性があり、相対移動の速度やせん断力の大きさ等によって特性が急激に変化する場合がある。アライメントのために基板とモールドとを相対的に移動させている際に特性の急激な変化があると、インプリント領域とモールドとの間の相対的な位置関係がアライメントの目標を通り過ぎてしまうオーバーシュートを生じうる。条件によっては、このオーバーシュートが方向を交互に変えて繰り返して生じ、基板のインプリント領域とモールドとの間の相対的な位置関係が許容範囲内に収まり難い（アライメントが収束し難い）ことがある。
本発明は、例えば、アライメントの収束に有利な技術を提供することを目的とする。
本発明の１つの側面は、インプリント装置に係り、前記インプリント装置は、基板のインプリント領域上のインプリント材にモールドを接触させ該インプリント材を硬化させることで前記インプリント領域にパターンを形成するインプリント装置であって、前記インプリント材に前記モールドが接触した状態で、前記モールドと前記インプリント領域との間の相対的な位置関係を調整するアライメント動作を制御する制御部を備え、前記アライメント動作は、前記モールドに対して前記インプリント領域を相対的に並進させる並進動作と、前記モールドに対して前記インプリント領域を相対的に回転させる回転動作とを含み、前記制御部は、前記アライメント動作として、少なくとも第１動作および第２動作を順番に行い、前記第２動作における前記モールドに対する前記インプリント領域の相対的な回転方向が前記第１動作における前記モールドに対する前記インプリント領域の相対的な回転方向とは逆になるように制御し、さらに、前記制御部は、前記アライメント動作において、前記インプリント領域の一部と前記モールドとの間の相対速度が閾値を超えないように制御する。
本発明によれば、例えば、アライメントの収束に有利な技術が提供される。
本発明の１つの実施形態のインプリント装置の構成を模式的に示す図。 基板ステージの構成例を示す図。 インプリント装置によって基板の複数のインプリント領域に対してインプリント処理を行う動作を示すフローチャート。 本発明の実施形態におけるモールドと基板のインプリント領域とのアライメント動作の原理を説明する図。 本発明の実施形態の原理を説明するための図。 図３の工程Ｓ１０４におけるアライメント動作の詳細を示す図。 回転方向および低速度領域の決定方法を説明するための図。 回転量の決定方法を説明するための図。 ピボット駆動と通常駆動との切り替えを可能にした駆動シーケンスを示す図。
以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
図１には、本発明の１つの実施形態のインプリント装置１００の構成が模式的に示されている。インプリント装置１００は、基板３のインプリント領域に配置されたインプリント材１１にモールド６（より詳しくは、モールド６のパターン領域６ａ）を接触させインプリント材１１を硬化させることで該インプリント領域にパターンを形成する。インプリント領域は、少なくとも１つのショット領域を含みうる。インプリント材１１が硬化した後、モールド６は、硬化したインプリント材１１から引き離される。インプリント材１１は、供給部５によって基板３のインプリント領域の上に供給あるいは配置されうるが、インプリント装置１００とは別の装置によって基板３の上に供給されてもよい。この明細書では、基板３の上のインプリント材１１にモールド６を接触させインプリント材１１を硬化させる処理インプリント処理という。インプリント処理は、硬化したインプリント材１１からモールド６を引き離す処理を含む場合もある。
インプリント材は、それを硬化させるエネルギーが与えられることによって硬化する硬化性組成物である。インプリント材は、硬化した状態を意味する場合もあるし、未硬化の状態を意味する場合もある。硬化用のエネルギーとしては、例えば、電磁波、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光（例えば、赤外線、可視光線、紫外線）でありうる。
硬化性組成物は、典型的には、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。これらのうち光により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物および光重合開始剤を含有しうる。また、光硬化性組成物は、付加的に非重合性化合物または溶剤を含有しうる。非重合性化合物は、例えば、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りうる。
本明細書および添付図面では、基板３の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な軸の周りの回転、Ｙ軸に平行な軸の周りの回転、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、回転角は、θＺ軸の値で特定されうる情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸の値で特定されうる情報である。アライメントは、位置および／または回転角を制御することを意味する。
インプリント装置１００は、例えば、インプリントヘッド７と、基板ステージ４と、硬化部８と、供給部５と、計測部９と、制御部１０とを含みうる。インプリントヘッド７、硬化部８、供給部５および計測部９はそれぞれ構造体１によって支持されうる。基板ステージ４は、定盤２の上で基板３を移動させるように構成されている。制御部１０は、例えばＣＰＵやメモリなどを有し、インプリント処理を制御する（インプリント装置の各部を制御する）。
モールド６は、通常、石英など紫外線を透過させることが可能な材料で作製されており、基板３に対向させる面における一部の領域であるパターン領域６ａには、基板３の上のインプリント材１１を成形するためのパターンが形成されている。該パターンは、凹部によって構成され、凹部にインプリント材１１が充填された状態でインプリント材１１が硬化させることによって、凸部からなるパターンがインプリント材１１によって形成される。基板３には、例えば、単結晶シリコン基板またはガラス基板などでありうる。
硬化部８は、インプリント処理の際に、インプリント材１１を硬化させるエネルギー、例えば、紫外線などの光をモールド６を介してインプリント領域上のインプリント材１１に供給することによってインプリント材１１を硬化させる。硬化部８は、例えば、インプリント材１１を硬化させる光を射出する光源と、光源から射出された光をインプリント処理のために適切な光に調整するための光学素子とを含みうる。
計測部９は、モールド６のパターン領域６ａに設けられたマークと、基板３のインプリント領域に設けられたマークとの位置ずれを検出する。制御部１０は、計測部９による検出結果に基づいて、モールド６（より詳しくは、モールド６のパターン領域６ａ）と基板３のインプリント領域との間の相対的な位置関係を認識することができる。つまり、制御部１０は、計測部９を使ってモールド６とインプリント領域との間の相対的な位置関係を計測することができる。相対位置関係は、相対的な位置および相対的な回転角を含む。
インプリントヘッド７は、例えば、モールド保持部７ａとモールド駆動部７ｂとを含みうる。モールド保持部７ａは、真空吸着力や静電力などによりモールド６を保持する。モールド駆動部７ｂは、モールド保持部７ａを複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するようにモールド保持部７ａを駆動する。モールド保持部７ａおよびモールド駆動部７ｂは、それぞれの中心部（内側）に開口領域を有しており、硬化部８からのエネルギーが当該開口領域を通り、モールド６を介して基板上のインプリント材１１に供給されうる。
基板ステージ４は、例えば、真空吸着力や静電力などにより基板３を保持する基板チャック４ａと、基板チャック４ａを機械的に保持して定盤２の上で複数の軸について駆動する基板駆動部４ｂと、を含みうる。基板駆動部４ｂは、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸について基板チャック４ａを駆動するように構成されうるが、他の軸（Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸）の全部または一部についても基板チャック４ａを駆動するように構成されてもよい。
一例において、基板３（より詳しくは、基板３のインプリント領域）とモールド６とのＸ軸、Ｙ軸、θＺ軸に関する相対的な位置関係の制御は、基板駆動部４ｂによって行われうる。しかしながら、当該制御は、モールド駆動部７ｂによって行われてもよいし、基板駆動部４ｂおよびモールド駆動部７ｂの双方によって行われてもよい。また、一例では、基板３とモールド６との間の距離の制御（Ｚ軸に関する制御）は、インプリントヘッド７によって行われるが、当該制御は、モールド駆動部７ｂによって行われてもよいし、基板駆動部４ｂおよびモールド駆動部７ｂの双方によって行われてもよい。
図２（ａ）、（ｂ）には、基板ステージ４の構成例が示されている。図２（ａ）は、基板ステージ４をＺ方向から見た図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。基板ステージ４は、基板チャック４ａおよび基板駆動部４ｂを含み、基板駆動部４ｂは、例えば、Ｘステージ４ｂ１（第１ステージ）と、Ｙステージ４ｂ２（第２ステージ）とを含みうる。Ｘステージ４ｂ１は、不図示の静圧案内により定盤２の上を第１方向（例えばＸ方向）に沿って移動可能に構成される。また、Ｙステージ４ｂ２は、基板チャック４ａを支持し、不図示の静圧案内によりＸステージ４ｂ１の上を第１方向と異なる第２方向（例えばＹ方向）に沿って移動可能に構成される。このように構成された基板駆動部４ｂは、Ｘステージ４ｂ１をＸ方向に沿って駆動することによりＹステージ４ｂ２および基板チャック４ａ（基板３）をＸ方向に移動させることができる。また、Ｙステージ４ｂ２をＹ方向に沿って駆動することにより基板チャック４ａ（基板３）をＹ方向に移動させることができる。つまり、基板駆動部４ｂは、Ｘステージ４ｂ１のＸ方向への駆動およびＹステージ４ｂ２のＹ方向への駆動によって、基板３をＸ方向、Ｙ方向に移動させることができる。
Ｘステージ４ｂ１は、第１駆動部４ｂ３によって定盤２の上をＸ方向に沿って駆動される。第１駆動部４ｂ３は、例えば、永久磁石を含む可動子４ｂ３１と、Ｘ方向に沿って配列した複数のコイルを含む固定子４ｂ３２と、を有するリニアモータを含みうる。そして、第１駆動部４ｂ３は、固定子４ｂ３２における複数のコイルに供給する電流を制御して、可動子４ｂ３１を固定子４ｂ３２に沿って移動させることにより、Ｘステージ４ｂ１をＸ方向に沿って駆動することができる。Ｘステージ４ｂ１のＸ方向における位置は、例えばエンコーダや干渉計などによって構成された第１検出部４ｂ４によって検出されうる。図２に示す例では、スケール４ｂ４１と、スケール４ｂ４１からの反射光によってＸステージ４ｂ１のＸ方向における位置を求めるヘッド４ｂ４２とを含むエンコーダが、第１検出部４ｂ４として設けられている。
また、Ｙステージ４ｂ２は、第２駆動部４ｂ５によってＸステージ４ｂ１の上をＹ方向に沿って駆動される。第２駆動部４ｂ５は、図２（ｂ）に示すように、例えば、永久磁石を含む可動子４ｂ５１と、Ｙ方向に沿って配列した複数のコイルを含む固定子４ｂ５２とを有するリニアモータを含みうる。そして、第２駆動部４ｂ５は、固定子４ｂ５２における複数のコイルに供給する電流を制御して、可動子４ｂ５１を固定子４ｂ５２に沿って移動させることにより、Ｙステージ４ｂ２をＹ方向に沿って駆動することができる。Ｙステージ４ｂ２のＹ方向における位置は、例えばエンコーダや干渉計などによって構成された第２検出部４ｂ６によって検出されうる。図２に示す例では、スケール４ｂ６１と、スケール４ｂ６１からの反射光によってＹステージ４ｂ２のＹ方向における位置を求めるヘッド４ｂ６２とを含むエンコーダが、第２検出部４ｂ６として設けられている。
また、Ｙステージ４ｂ２と基板チャック４ａとの間には、不図示のラジアルガイドが設けられており、基板チャック４ａはＸ軸、Ｙ軸方向には高い剛性で支持され、Ｚ軸周りの回転のθＺ方向にのみ移動自由に構成されている。Ｙステージ４ｂ２と基板チャック４ａとの間には不図示のボイスコイルモータとエンコーダが設けられており、基板チャック４ａのθＺ変位をエンコーダにより測定し、ボイスコイルモータによる制御力にて基板チャックのθＺ方向が位置決め制御される。
図３には、インプリント装置１００によって基板３の複数のインプリント領域に対してインプリント処理を行う動作が示されている。この動作は、制御部１０によって制御される。工程Ｓ１０１では、制御部１０は、インプリント処理を行う対象のインプリント領域（以下、対象インプリント領域）が供給部５の下に配置されるように基板ステージ４を制御し、対象インプリント領域３ａにインプリント材１１を供給するように供給部５を制御する。対象インプリント領域３ａへのインプリント材１１の供給は、対象インプリント領域３ａと供給部５との位置関係を変更せずに行われてもよいし、対象インプリント領域３ａと供給部５とを相対的に走査しながら行われてもよい。工程Ｓ１０２では、制御部１０は、モールド６のパターン領域６ａの下方に対象インプリント領域３ａが配置されるように基板ステージ４を制御する。Ｓ１０３では、制御部１０は、モールド６と基板３との間隔が狭まるようにインプリントヘッド７を制御し、モールド６と対象インプリント領域３ａ上のインプリント材１１とを接触させる。そして、制御部１０は、モールド６のパターン領域６ａのパターンの隅々までインプリント材１１が充填されるように、モールド６とインプリント材１１とを接触させる力をインプリントヘッド７のモールド駆動部７ｂに発生させる。モールド６とインプリント材１１とを接触させる力とは、例えば、モールド６をインプリント材１１に押し付ける力のことであり、以下では、押し付け力と表現する。制御部１０は、モールド駆動部７ｂに押し付け力を発生させた状態で所定の時間が経過した後、モールド駆動部７ｂによる押し付け力の発生を解除させる。この時の押し付け力は、完全に零ではなく、わずかに残っていてもよい。
工程Ｓ１０４では、制御部１０は、計測部９による計測結果に基づいて、モールド６（より詳しくは、モールド６のパターン領域６ａ）と基板３（より詳しくは、基板３の対象インプリント領域）とのアライメントを行う。例えば、制御部１０は、計測部９にパターン領域６ａのマークと対象インプリント領域３ａのマークとの位置ずれを検出させ、その検出結果に基づいてパターン領域６ａと対象インプリント領域３ａとのＸ、Ｙ、θＺ軸に関する相対的な位置関係を取得する。このような処理は、計測部９を使ってパターン領域６ａと対象インプリント領域３ａとのＸ、Ｙ、θＺ軸に関する相対的な位置関係を計測する処理の一例である。制御部１０は、計測部９を使って得られる計測結果に基づいて、Ｘ、Ｙ、θＺ軸に関して、モールド６（より詳しくは、モールド６のパターン領域６ａ）と基板３（より詳しくは、基板３の対象インプリント領域）とのアライメントを行う。具体的には、制御部１０は、Ｘ、Ｙ、θＺ軸に関するモールド６と基板３との間の相対的な位置関係が許容範囲に収まるように、モールド６および／または基板３の位置および回転角を制御する。
工程Ｓ１０５では、制御部１０は、モールド６を接触させたインプリント材１１に対してエネルギーが供給されるように硬化部８を制御し、これによってインプリント材１１を硬化させる。工程Ｓ１０６では、制御部１０は、モールド６と基板３との間隔が拡がるようにインプリントヘッド７を制御し、硬化したインプリント材１１からモールド６を引き離す。工程Ｓ１０７では、制御部１０は、基板３に引き続きモールド６のパターンを転写すべきインプリント領域（次のインプリント領域）があるか否かの判定を行う。次のインプリント領域がある場合は工程Ｓ１０１に進み、次のインプリント領域がない場合は終了する。
図４を参照しながら本実施形態におけるモールド６（より詳しくは、モールド６のパターン領域６ａ）と基板３のインプリント領域ＳＲとのアライメント動作の原理を説明する。図４（ａ）には、アライメント動作を行う前のモールド６のパターン領域６ａとインプリント領域ＳＲとの間の相対的な位置関係が例示されている。図４（ｂ）には、アライメント動作の途中におけるモールド６のパターン領域６ａとインプリント領域ＳＲとの間の相対的な位置関係が例示されている。図４（ｃ）には、アライメント動作が終了した後のモールド６のパターン領域６ａとインプリント領域ＳＲとの間の相対的な位置関係が例示されている。
アライメント動作は、モールド６に対してインプリント領域ＳＲを相対的に並進させる並進動作（Ｘ軸、Ｙ軸の駆動）と、モールド６に対してインプリント領域ＳＲを相対的に回転させる回転動作（θＺ軸の駆動）とを含む。回転動作は、モールド６に対してインプリント領域ＳＲを相対的に回転させる第１動作（図４（ｂ））と、モールド６に対してインプリント領域ＳＲを相対的に回転させる第２動作（図４（ｃ））とを含む。ここで、第２動作におけるモールド６に対するインプリント領域ＳＲの相対的な回転方向は、第１動作におけるモールド６に対するインプリント領域ＳＲの相対的な回転方向の逆である。
並進動作のみを行った場合、モールド６に対するインプリント領域ＳＲの相対速度は、インプリント領域ＳＲのあらゆる位置あるいは部分領域において同じである。モールド６とインプリント領域ＳＲとの間の相対移動におけるインプリント材１１の粘弾性による抗力（相対移動を妨げる力）は、モールド６とインプリント領域ＳＲとの間の相対速度がある閾値を越えたときに急激に低下する。そのため、モールド６とインプリント領域ＳＲとの間の相対速度がある閾値を越えたときに、モールド６とインプリント領域ＳＲとの間の相対位置が急激に変化し、相対位置の目標値を超えるオーバーシュートが発生しうる。
そこで、本実施形態では、並進動作に加えて回転動作を行う。この回転動作を行うことによって、モールド６に対するインプリント領域ＳＲの相対速度は、インプリント領域ＳＲの位置あるいは部分領域に応じて異なることになる。図５には、インプリント領域ＳＲを４分割した部分領域Ｒ１〜Ｒ４が例示されている。図５に示された例において、インプリント領域ＳＲをモールド６に対して相対的にθＺ軸のプラス方向に回転させた場合において、部分領域Ｒ３は、他の部分領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４よりも、モールド６に対する相対速度が低い低速度領域となる。本実施形態では、低速度領域における相対速度がインプリント材１１の粘弾性が急激に変化する閾値よりも十分に遅い速度にされる。これによって、他の部分領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４における相対速度が閾値を越えている場合においても、低速度領域におけるインプリント材１１の粘弾性をブレーキとして作用させることができる。このブレーキの作用によってオーバーシュートを抑制することができる。インプリント領域ＳＲにおける低速度領域の位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸に関する相対速度に依存する。Ｘ軸、Ｙ軸に関しては、計測部９を使って得られた計測結果に基づいてフィードバック制御によってアライメント動作が行われうる。そこで、制御部１０は、Ｘ軸、Ｙ軸に関するフィードバック制御における操作量、制御量または予測位置等に基づいて、低速度領域が形成されるようにθＺ軸に関する相対速度を決定するように構成されうる。
アライメント動作における回転動作は、次のような第１動作および第２動作を含んでもよい。第１動作は、モールド６と第１部分領域（例えば、部分領域Ｒ３）との間の相対速度がモールド６と第２部分領域（例えば、部分領域Ｒ４）との間の相対速度より小さくなるようにモールド６に対してインプリント領域ＳＲを相対的に回転させる動作でありうる。第２動作は、モールド６と第２部分領域（例えば、部分領域Ｒ４）との間の相対速度がとモールド６と第１部分領域（例えば、部分領域Ｒ３）の間の相対速度より小さくなるようにモールド６に対してインプリント領域ＳＲを相対的に回転させる動作でありうる。この例では、第１動作では、第１部分領域が低速度領域とされ、第２動作では、第２部分領域が低速度領域とされる。このようにアライメント動作において低速度領域を変更することによって、オーバーシュートを抑制しながら短時間でアライメント動作を終了することができる。
図６には、図３の工程Ｓ１０４におけるアライメント動作の詳細が例示されている。工程Ｓ２０１では、制御部１０は、計測部９を使ってパターン領域６ａと対象インプリント領域３ａとのＸ軸、Ｙ軸、θＺ軸に関する相対的な位置関係（相対的な位置および回転角）を計測する。相対的な位置関係は、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸について、それぞれＸｅ、Ｙｅ、θＺｅとして与えられうる。ここで、一例において、Ｘｅ、Ｙｅ、θＺｅは、モールド６を基準とする基板３のインプリント領域の位置を示す。例えば、Ｘｅの値がマイナスであることは、モールド６に対して基板３のインプリント領域がＸ軸に関してマイナス方向にずれていることを意味する。Ｙｅの値がマイナスであることは、モールド６に対して基板３のインプリント領域がＹ軸に関してマイナス方向にずれていることを意味する。θＺｅの値がマイナスであることは、モールド６に対して基板３のインプリント領域がθＺ軸に関してマイナス方向にずれていることを意味する。
工程Ｓ２０２では、制御部１０は、工程Ｓ２０１での計測結果に基づいて、θＺ軸に関して、モールド６に対する基板３の相対的な駆動方向（回転方向）を決定する。回転方向の決定によって、前述の低速度領域も決定される。θＺ軸に関する相対的な駆動方向（回転方向）は、基板３の対象インプリント領域の一部とモールド６との間の相対速度が閾値を越えないように決定される。典型的には、θＺ軸に関する相対的な駆動方向（回転方向）は、対象インプリント領域の一部とモールド６との間の相対速度が閾値を越えないように、かつ、対象インプリント領域の他の一部とモールド６との間の相対速度が該閾値を越えるように決定される。このような決定方法によれば、アライメントに要する時間を短縮しながらオーバーシュートを抑制することができる。
図７を参照しながらθＺ軸に関するモールド６に対する基板３の相対的な駆動方向（回転方向）および低速度領域の決定について説明する。図７（ａ）には、インプリント領域ＳＲを複数の部分領域Ｒ１〜Ｒ４に分割した例が示されている。モールド６も部分領域Ｒ１〜Ｒ４に対応する複数の部分領域を含む。ここでは、インプリント領域ＳＲが４個の部分領域に分割されているが、他の個数（例えば、２、３、５、６など）に分割してもよい。
回転動作を伴うアライメント動作において、４つの部分領域にいずれかにおいてインプリント領域ＳＲとモールド６との間の相対速度が低くなる。例えば、図７（ｂ）のように、部分領域Ｒ３にθＺ軸の回転中心を持つように、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の全てについて、モールド６に対してインプリント領域ＳＲをプラス方向に相対的に駆動する場合、部分領域Ｒ３において相対速度が低くなる。この原理を用いて、モールド６に対するインプリント領域ＳＲの相対的な位置関係（位置および回転角のずれ）Ｘｅ、Ｙｅ、θＺｅの符号に基づいて、図７(c)の表に従って低速度領域を決定することができる。例えば、上記のようにＸ軸、Ｙ軸、θＺ軸の全てについて、モールド６に対してインプリント領域ＳＲをプラス方向に相対的に駆動すべきことは、Ｘｅ、Ｙｅ、θＺｅの符号が全てマイナスであることを意味している。この場合、図７(c)の表に従って部分領域Ｒ３が選択される。本実施形態では、後述のように、アライメント動作の初期は、Ｘ軸とＹ軸（並進動作）に関してフィードバック制御によるアライメントを行い、アライメント動作の途中以降はθＺ軸（回転動作）に関してもフィードバック制御によるアライメントを行う。θＺ軸についてのフィードバック制御は、θＺ軸について駆動量を少なくするために、θＺeの符号に従って低速度領域が決定されることが好ましい。
工程Ｓ２０３において、制御部１０は、Ｘ軸、Ｙ軸（並進動作）に関してフィードバック制御によるアライメントを開始する。具体的には、制御部１０は、計測部９を使って逐次計測されたＸ軸、Ｙ軸に関するモールド６とインプリント領域ＳＲとの間の相対的な位置関係（制御偏差）に基づいて基板ステージ４を駆動するフィードバック制御によるアライメントを開始する。また、工程Ｓ２０３では、制御部１０は、工程Ｓ２０２で決定したθＺ軸に関するモールド６に対する基板３のインプリント領域ＳＲの相対的な駆動方向（回転方向）に従って、モールド６に対してインプリント領域ＳＲ（基板）を相対的に回転させる動作を開始する。この動作は、図４（ｂ）に例示される第１動作に相当する。第１動作では、θＺ軸に関する相対的な回転量は、低速度領域が維持されるように、フィードフォワード制御される。即ち、第１動作におけるθＺ軸に関する相対的な回転量は、制御偏差に基づくフィードバック制御によらずに制御される。フィードフォワード制御における目標値は、計測部９を使って逐次計測された結果に基づいて、低速度領域が維持されるようにリアルタイムに決定されうる。あるいは、工程Ｓ２０１において計測された結果に基づいて、低速度領域が維持されるように時間軸上のθＺ軸の指令データ列（目標値）を予め決定しておき、その指令データ列に基づいてθＺ軸に関する相対的な回転量が制御されてもよい。
図８を参照しながら、θＺ軸に関するモールド６に対する基板３のインプリント領域ＳＲの相対的な駆動量（回転量）の決定基準を説明する。インプリント領域ＳＲの中心点をＡ、低速度領域（ここでは、部分領域Ｒ３）の中心点をＢとする。ＡＢ間のＸ方向距離をｄｘ、Ｙ方向距離をｄｙとする。点Ａとモールド６とのＸ、Ｙ方向の距離をＸＡ、ＹＡとする。θＺ軸の駆動量θが微小な場合は、点Ｂとモールド６とのＸ、Ｙ方向の距離は、次のように近似できる。
ＸＢ＝ＸＡ−ｄｙ・θ、ＹＢ＝ＹＡ−ｄｘ・θ ・・・（１）
ｄｘ、ｄｙは時不変なので、点Ｂとモールド６とのＸ、Ｙ方向の相対速度ＶＸＢ、ＶＹＢは、点Ａの相対速度ＶＸＡ、ＶＹＡとθＺ軸の駆動速度θｖを用いて
ＶＸＢ＝ＶＸＡ−ｄｙ・θｖ、ＶＹＢ＝ＶＹＡ−ｄｘ・θｖ ・・・（２）
となる。インプリント材１１の粘弾性は相対速度に応じて変化するので、ＶＸＢ、ＶＹＢを予め定めておいた速度閾値Ｖｓより小さくなるようにθＺ軸の駆動量を決定する。速度閾値Ｖｓは、予め実験によってインプリント材１１の粘弾性の速度依存性を計測して、急激な粘弾性の変化が発生しない値を調べておく。点Ｂにおいて相対速度が速度閾値Ｖｓ以下になるようにθＺ軸の駆動量を決定するが、θＺ軸の駆動量が計算値からずれた場合は、点Ｂにおいて速度閾値Ｖｓを超える場合がある。しかし、その場合でも点Ｂの近傍においては速度閾値Ｖｓ内に入っているので、多少の誤差は許される。よって、式（２）は目安を与えるものである。
インプリント領域全体でみると、低速度領域では粘弾性の変化が小さくなるので、基板３とモールド６が急激に相対移動することが抑えられる。本実施形態の原理に従わず、Ｘ、Ｙ方向のみに基板３とモールド６を相対移動させると、インプリント領域全体で粘弾性の急激な低下を生じる。この結果、急激な相対移動が起こり、目標位置を通り越したオーバーシュートが発生する可能性がある。本実施形態の原理によれば、低速度領域がブレーキとして作用するので、オーバーシュートが抑制される。工程Ｓ２０３で開始されるＸ軸、Ｙ軸（並進動作）に関してフィードバック制御によるアライメントは、計測部９を使って計測されるモールド６とインプリント領域ＳＲとのＸ軸、Ｙ軸に関するずれが許容範囲に収まるまで継続される。
工程Ｓ２０４では、制御部１０は、θＺ軸についての駆動（回転）の方向を反転させる。方向を反転させた後の動作は、図４（ｃ）に例示される第２動作に相当する。θＺ軸についての駆動の方向をアライメント動作の途中で反転させる理由は、次のとおりである。工程Ｓ２０３で開始したθＺ軸の駆動（回転）が回転方向を変更することなく継続されると、θＺ軸に関する相対的なずれ（回転角）が大きくなり過ぎ、その後にθＺ軸に関する相対的な位置関係を目標値にするために長時間を要することになる。θＺ駆動の方向をアライメント動作の途中で反転させると、θＺ軸に関する相対的なずれ（回転角）が大きくなり過ぎることを防ぐことができる。例えば、θｅが非常に小さい場合はＸｅ、Ｙｅが初期値の約半分になった時点でθＺ軸の駆動方向を反転するとよい。θＺ軸の駆動方向の反転により、Ｘ軸、Ｙ軸に関するアライメント動作（並進動作）が終了する時点でのθＺ軸のずれ量を小さく抑えることができる。θＺ軸の駆動方向の反転により低速度領域が変更される。θＺ軸の駆動方向の反転あるいは低速度領域の変更をアライメント動作の途中で行うことで、アライメント動作に要する時間を短縮することができる。θＺ軸の駆動方向の反転は、Ｘ軸、Ｙ軸に関するアライメント動作の実行中に複数回にわたって実施されてもよい。換言すると、アライメント動作における回転動作は、前述の第１動作および第２動作に加えて、モールド６に対してインプリント領域ＳＲを相対的に回転させる第３動作を含みうる。第３動作は、その終了によって回転動作が終了する動作であり、第２動作と第３動作との間には、モールド６に対してインプリント領域ＳＲを相対的に回転させる他の動作を含んでもよい。第３動作における相対的な回転方向は、直前の動作（例えば、第２動作に続いて第３動作が実施される場合には、第２動作）における相対的な回転方向とは逆方向である。
工程Ｓ２０５では、制御部１０は、θＺ軸（回転動作）に関してフィードバック制御によるアライメントを開始する。具体的には、制御部１０は、計測部９を使って逐次計測されたθＺ軸に関するモールド６とインプリント領域ＳＲとの間の相対的な位置関係（制御偏差）に基づいて基板ステージ４を駆動するフィードバック制御によるアライメントを開始する。つまり、工程Ｓ２０４、Ｓ２０５により、第２動作の終了でアライメント動作における回転動作が終了する場合には、第２動作の少なくとも途中以降がフィードバック制御されうる。あるいは、第３動作の終了でアライメント動作における回転動作が終了する場合には、第３動作の少なくとも途中以降がフィードバック制御されうる。第１動作では、θＺ軸に関する相対的な回転量は、低速度領域が維持されるように、フィードフォワード制御される。第３動作の終了でアライメント動作における回転動作が終了する場合、第１動作および第２動作におけるθＺ軸に関する相対的な回転量は、制御偏差に基づくフィードバック制御によらずに制御される。
工程Ｓ２０５の開始のタイミングは、制御部１０により、Ｘ軸、Ｙ軸に関する制御偏差（目標値に対する計測結果の偏差）とθＺ軸に関するモールド６とインプリント領域ＳＲとの間の相対的な位置関係（回転角）とに基づいて決定されうる。例えば、Ｘ軸、Ｙ軸のうち制御偏差が大きい方に関するフィードバック制御が終了する時点とθＺ軸に関するフィードバック制御が終了する時点とが許容時間差に収まるように決定されうる。
工程Ｓ２０６では、制御部１０は、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸に関するフィードバック制御が終了したかどうか判断する処理を繰り返す。この処理は、モールド６とインプリント領域ＳＲとの間の相対的な位置関係（位置および回転角）がＸ軸、Ｙ軸、θＺ軸に関する目標値の許容範囲に収まったかどうかを判断する処理である。そして、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸に関するフィードバック制御が終了したと判断した時点で図６に示される処理（アライメント動作）が終了する。
上記のように他の領域よりも低速度で相対移動する低速度領域が形成される駆動をピボット駆動と呼び、アライメント動作の開始時からＸ軸、Ｙ軸、θＺ軸に関してフィードバック制御を行う駆動を通常駆動と呼ぶことにする。ピボット駆動を行う必要がない条件においてピボット駆動を行うと、アライメント動作に要する時間がかえって長くなる場合がある。そこで、インプリント処理の条件に応じて駆動が切り替えられてもよい。図９には、ピボット駆動（第１のアライメント動作）と通常駆動（第２のアライメント動作あるいは他のアライメント動作）との切り替えを可能にした駆動シーケンスが示されている。
工程Ｓ３０１では、制御部１０は、インプリントジョブ情報を取得する。インプリントジョブ情報は、インプリントによってパターンを形成する処理のためのジョブの情報である。インプリントジョブ情報は、例えば、モールド６に関する情報、基板３に関する情報、インプリント材１１に関する情報（例えば、種類）を含みうる。また、インプリントジョブ情報は、基板３上に供給するインプリント材１１の量、パターン領域６ａの凹部に充填された後のインプリント材１１の厚さ、押し付け力等の、インプリント条件に関する情報を含みうる。また、インプリントジョブ情報は、基板３の種類、インプリント領域の位置等のインプリント条件に関する情報を含みうる。
工程Ｓ３０２では、制御部１０は、インプリントジョブ情報に基づいて、アライメント時の駆動方法（あるいはアライメント動作）としてピボット駆動または通常駆動を選択する。例えば、制御部１０は、データベースＤＢ（図１参照）を参照することによって駆動方法を決定することができる。データベースＤＢは、例えば、インプリント材の種類に対応付けて、例えば、粘弾性特性を示す情報、ピボット駆動および通常駆動のいずれが適しているかを示す情報、過去にピボット駆動および通常駆動のいずれが実施されたかを示す情報等が登録されうる。制御部１０は、工程Ｓ３０１で取得したインプリントジョブ情報によって与えられるインプリント条件がデータベースＤＢに登録されている情報と一致する場合には、データベースＤＢに登録された駆動方法を選択しうる。制御部１０は、工程Ｓ３０１で取得したインプリントジョブ情報によって与えられるインプリント条件がデータベースＤＢに登録されている情報と一致しない場合には、当該インプリント条件と近い条件についてデータベースＤＢに登録された駆動方法を選択しうる。
工程Ｓ３０３では、制御部１０は、工程Ｓ３０２で決定した駆動方法（ピボット駆動または通常駆動）でインプリント処理を実行する。この際に、制御部１０は、インプリント処理のログ情報を記録する。ログ情報は、例えば、モールド６と基板３との間の相対的な位置関係の変化を示す情報、アライメント動作のために基板ステージ４によって基板３を駆動するために要した力に関する情報（例えば、電流値）、アライメント動作に要した時間を示す情報等が含まれうる。工程Ｓ３０４では、制御部１０は、全てのインプリント処理（例えば、全インプリント領域に対するインプリント処理）が終了したかどうかを判断し、終了していない場合には、工程Ｓ３０５を実行する。工程Ｓ３０５では、制御部１０は、工程Ｓ３０３において記録されたログ情報に基づいて、制御部１０は、駆動方法を変更するべきかどうかを判断する。例えば、アライメント動作のために基板ステージ４によって基板３を駆動するために要した力に関する情報（例えば、電流値）が基準値を超えた場合には、制御部１０は、通常駆動からピボット駆動に変更するべきであると判断しうる。あるいは、アライメント動作に要した時間を示す情報の少なくとも一方が基準値を超えた場合には、制御部１０は、通常駆動からピボット駆動に変更するべきであると判断しうる。
制御部１０が駆動方法を変更するべきであると判断した場合は、工程Ｓ３０６において、制御部１０は駆動方法を変更し、工程Ｓ３０３に戻る。一方、制御部１０が駆動方法を変更するべきであると判断しなかった場合は、駆動方法を変更することなく工程Ｓ３０３に戻る。
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品製造方法は、基板に供給されたインプリント材に上記のインプリント装置を用いてパターンを形成する工程（基板にインプリント処理を行う工程）と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。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。
３：基板、４：基板ステージ、６：モールド、７：インプリントヘッド、８：硬化部、１０：制御部、１００：インプリント装置

Claims (12)

  1. 基板のインプリント領域上のインプリント材にモールドを接触させ該インプリント材を硬化させることで前記インプリント領域にパターンを形成するインプリント装置であって、前記インプリント材に前記モールドが接触した状態で、前記モールドと前記インプリント領域との間の相対的な位置関係を調整するアライメント動作を制御する制御部を備え、
    前記アライメント動作は、前記モールドに対して前記インプリント領域を相対的に並進させる並進動作と、前記モールドに対して前記インプリント領域を相対的に回転させる回転動作とを含み、
    前記制御部は、前記アライメント動作として、少なくとも第１動作および第２動作を順番に行い、前記第２動作における前記モールドに対する前記インプリント領域の相対的な回転方向が前記第１動作における前記モールドに対する前記インプリント領域の相対的な回転方向とは逆になるように制御し、さらに、
    前記制御部は、前記アライメント動作において、前記インプリント領域の一部と前記モールドとの間の相対速度が閾値を超えないように制御する、
    ことを特徴とするインプリント装置。
  2. 前記モールドと前記インプリント領域との間の相対的な位置関係を計測するための計測部を更に備え、
    前記制御部は、前記計測部を使って得られた計測結果に基づいて前記アライメント動作を制御する、
    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. 前記第２動作は、前記第１動作の後に実施され、
    前記制御部は、前記計測結果に基づいて前記第１動作における前記相対的な回転方向を決定する、
    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、前記並進動作を前記計測結果に基づいてフィードバック制御し、前記第１動作をフィードバック制御によらずに制御し、前記第２動作の少なくとも途中以降を前記計測結果に基づいてフィードバック制御する、
    ことを特徴とする請求項２又は３に記載のインプリント装置。
  5. 前記回転動作は、前記第２動作の後に実施される動作として第３動作を更に含み、前記第３動作の終了によって前記回転動作が終了し、
    前記制御部は、前記並進動作を前記計測結果に基づいてフィードバック制御し、前記第１動作および前記第２動作をフィードバック制御によらずに制御し、前記第３動作の少なくとも途中以降を前記計測結果に基づいてフィードバック制御する、
    ことを特徴とする請求項２又は３に記載のインプリント装置。
  6. 前記制御部は、前記モールドと前記インプリント領域の一部との間の相対速度が閾値を超えないように、かつ、前記モールドと前記インプリント領域の他の一部との間の相対速度が前記閾値を超えるように、前記アライメント動作を制御する、
    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. 前記制御部は、前記モールドと前記インプリント領域との間の相対的な位置関係を調整するための動作として、前記アライメント動作または他のアライメント動作を選択するように構成され、当該選択されたアライメント動作を実行するように制御し、
    前記他のアライメント動作は、前記他のアライメント動作の開始時から前記計測結果に基づいて前記モールドと前記インプリント領域との間の相対的な位置および回転角をフィードバック制御する動作である、
    ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  8. 前記制御部は、前記パターンを形成する処理のためのジョブの情報を取得し、前記情報に基づいて前記アライメント動作または前記他のアライメント動作を選択する、
    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. 前記制御部は、前記パターンを形成する処理のログの情報に基づいて前記アライメント動作または前記他のアライメント動作を選択する、
    ことを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
  10. 前記制御部は、前記インプリント領域の複数の部分領域のうち前記第１動作で最も移動が少ない部分領域が前記複数の部分領域のうち前記第２動作で最も移動量が少ない部分領域と異なる部分領域となるように、前記第１動作と前記第２動作とを制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  11. 基板のインプリント領域上のインプリント材にモールドを接触させ該インプリント材を硬化させることで前記インプリント領域にパターンを形成するインプリント装置であって、前記インプリント材に前記モールドが接触した状態で、前記モールドと前記インプリント領域との間の相対的な位置関係を調整するアライメント動作を制御する制御部を備え、前記インプリント領域は、第１部分領域および第２部分領域を含み、
    前記アライメント動作は、前記モールドに対して前記インプリント領域を相対的に並進させる並進動作と、前記モールドに対して前記インプリント領域を相対的に回転させる回転動作とを含み、
    前記制御部は、前記アライメント動作として、前記モールドと前記第１部分領域との間の相対速度が前記モールドと前記第２部分領域との間の相対速度より小さくなるように前記モールドに対して前記インプリント領域を相対的に回転させる第１動作と、前記モールドと前記第２部分領域との間の相対速度が前記モールドと前記第１部分領域との間の相対速度より小さくなるように前記モールドに対して前記インプリント領域を相対的に回転させる第２動作とが少なくとも順番に行われるように制御し、さらに、
    前記制御部は、前記アライメント動作において、前記インプリント領域の一部と前記モールドとの間の相対速度が閾値を超えないように制御する、
    ことを特徴とするインプリント装置。
  12. 請求項１乃至１１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、
    前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
    を含むことを特徴とする物品製造方法。
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