JP7190942B2 - インプリントシステム、管理装置、および物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリントシステム、管理装置、および物品製造方法に関する。

半導体デバイスを製造するための新たなパターン形成装置として、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、シリコンウエハやガラスプレート等の基板の上のインプリント材と型（モールド）とを接触させた状態で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型を剥離することによって基板上にインプリント材のパターンを形成する。

インプリント装置においては、型と基板との間の形状差を低減するため、あるいは、型のパターンの歪みを低減するため、型と基板上のインプリント材との接触状態を調整することが重要である（例えば特許文献１参照）。

また、インプリント技術は、マスターモールドを用いてレプリカモールドを製造する技術にも利用されうる（例えば特許文献２参照）。

特開２０１３－０５５３２７号公報 特開２０１８－０９８３０６号公報

型と基板との形状差を低減するために、型と基板上のインプリント材との接触状態を調整すると、その調整量によってはインプリント材が基板のショット領域から浸み出すことが起こりうる。インプリント材が隣の領域に浸み出すと、隣の領域にインプリントを行う際に、浸み出したインプリント材に型が乗り上げて適正なインプリントができなくなる可能性がある。また、浸み出したインプリント材が型に付着し、それが、次のインプリントをする際に影響を与えることもある。

他方、そのような浸み出しを発生させないように型と基板上のインプリント材との接触状態を調整すると、型とショット領域との間の重ね合わせ精度が低下する場合がある。

本発明は、例えば、インプリント材の浸み出しの抑制と、型と基板との重ね合わせ精度の両立に有利なインプリントシステムを提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、マスターモールドとブランクモールドの上のインプリント材とを接触させて該インプリント材のパターンを形成する第１インプリント処理を行うことにより前記マスターモールドのレプリカであるレプリカモールドを製造するレプリカモールド製造装置と、前記レプリカモールド製造装置によって製造された前記レプリカモールドと基板のショット領域の上のインプリント材とを接触させて該インプリント材のパターンを形成する第２インプリント処理を行うインプリント装置と、前記第１インプリント処理のインプリント条件である第１インプリント条件と、前記第２インプリント処理のインプリント条件である第２インプリント条件とを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第２インプリント処理によって前記ショット領域の上に形成されたパターンと前記ショット領域との重ね合わせ状態に基づいて、前記第１インプリント条件を補正するように構成され、前記制御部は、前記第２インプリント処理による前記ショット領域からの前記インプリント材の浸み出しに関する制約条件の下で、前記重ね合わせ状態が許容範囲内に収まるように前記第２インプリント条件を設定し、前記制約条件なしに前記重ね合わせ状態が許容範囲内に収まるように前記第１インプリント条件を補正することを特徴とするインプリントシステムが提供される。

本発明によれば、例えば、インプリント材の浸み出しの抑制と、型と基板との重ね合わせ精度の両立に有利なインプリントシステムを提供することができる。

実施形態におけるインプリントシステムの構成を示す図。 実施形態におけるモールドインプリント装置および基板インプリント装置の構成を示す図。 実施形態における、モールドインプリント装置によるインプリント動作を示すフローチャート、および、基板インプリント装置によるインプリント動作を示すフローチャート。 インプリント材の浸み出しを説明する図。 レプリカモールドのパターン領域の変形の例を示す図。 実施形態におけるインプリントシステムの動作を示すフローチャート。 実施形態におけるモールドインプリント条件の設定処理の例を示すフローチャート。 マスターモールドの複数の種類の例を示す図。 実施形態における基板インプリント条件の設定処理の例を示すフローチャート。 実施形態における物品製造方法を説明する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

本明細書および添付図面では、基板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、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および／または姿勢を制御することを意味する。

まず、実施形態に係るインプリント装置の概要について説明する。インプリント装置は、基板上に供給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。

インプリント材としては、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、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、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、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りうる。これらのうち、光の照射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と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。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。インプリント材は、インプリント材供給装置により、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配置されうる。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。

インプリント技術においては、基板の上に供給されたインプリント材と型（モールド、テンプレート）とを直接接触させることが必要である。このような接触を伴う型の使用が繰り返されることにより、型のパターンに変形が生じるおそれがある。つまり、型には寿命がある。型は一般に高価であるため、交換の頻度はなるべく少ないほうがよい。そこで、オリジナルのマスターモールドは、デバイス製造用のインプリント処理には使用せず、代わりに、マスターモールド複製処理によりレプリカモールドを作製し、これをデバイス製造用のインプリント装置で用いることが行われる。

図１は、実施形態におけるインプリントシステム１００の構成を示す図である。インプリントシステム１００は、モールドインプリント装置１０Ｍと、基板インプリント装置１０Ｗと、管理装置２０とを含む。モールドインプリント装置１０Ｍは、マスターモールドのレプリカであるレプリカモールドを製造するレプリカモールド製造装置である。モールドインプリント装置１０Ｍは、マスターモールドとブランクモールドの上のインプリント材とを接触させてインプリント材のパターンを形成するインプリント処理（第１インプリント処理）を行うことによりレプリカモールドを製造する。基板インプリント装置１０Ｗ（インプリント装置）は、モールドインプリント装置１０Ｍによって製造されたレプリカモールドと基板の上のインプリント材とを接触させてインプリント材のパターンを形成するインプリント処理（第２インプリント処理）を行う。管理装置２０は、モールドインプリント装置１０Ｍと基板インプリント装置１０Ｗとに通信可能に接続され、双方の各部の制御を行う他、双方のインプリント処理の条件等の管理を行う。管理装置２０は、例えば、ＣＰＵおよびメモリを含むコンピュータ装置により実現されうる。例えば、図１において破線で示されるように、モールドインプリント装置１０Ｍと基板インプリント装置１０Ｗは、管理装置２０とネットワーク回線を介して相互に接続され、互いに通信できるようになっている。また、管理装置２０は、重ね合わせ検査装置１０１と通信できるようにネットワークを介して接続されている。重ね合わせ検査装置１０１は、インプリントシステム１００に含まれていてもよいし、図１のようにシステムの外部にあってもよい。

図１では、モールドインプリント装置１０Ｍと基板インプリント装置１０Ｗが１台ずつ描かれているが、それぞれ複数有する構成であってもよい。なお、モールドインプリント装置１０Ｍは、マスターモールドからレプリカモールドを製造するものであるが、ここでいうマスターモールドは、オリジナルのマスターモールドだけでなくレプリカモールドも含みうる。すなわち、モールドインプリント装置１０Ｍは、レプリカモールドから更に別のレプリカモールドを製造することも可能である。

モールドインプリント装置１０Ｍで製造されたレプリカモールドは、例えば不図示の加工機によって加工された後、基板インプリント装置１０Ｗに搬送される。基板インプリント装置１０Ｗは、搬入されたレプリカモールドを用いて、基板にインプリント処理を行う。インプリント処理が行われた基板は、次の加工を行うため、不図示の加工機に搬送される。インプリント処理が行われた複数の基板のうちの少なくとも一部は、重ね合わせ検査装置１０１に搬送され、そこで重ね合わせ検査が実施される。

図２（ａ）は、モールドインプリント装置１０Ｍの構成を模式的に示す図である。モールドインプリント装置１０Ｍにおいて、モールドヘッド３Ｍは、マスターモールド１Ｍを保持してマスターモールド１Ｍの位置決めを行う。ステージ４Ｍは、レプリカモールド２Ｍ（ブランクモールド）を保持しレプリカモールド２Ｍの位置決めを行う。形状補正部９Ｍ（第１形状補正部）は、レプリカモールド２Ｍにおけるパターンが形成されるべきショット領域とマスターモールド１Ｍのパターン領域１ａＭとの形状差を低減するようにマスターモールド１Ｍの形状を補正する。また、モールドインプリント装置１０Ｍは、インプリント材を硬化させる硬化部６Ｍと、レプリカモールド２Ｍのショット領域の上にインプリント材を供給する供給部７Ｍとを備えうる。

マスターモールド１Ｍのパターン領域１ａＭとは反対側の面にはパターン領域１ａＭより大きな凹部（キャビティ）が形成されている。この凹部の上方は平板光学素子５Ｍによってシールされており、これによりマスターモールド１Ｍと平板光学素子５Ｍとの間に閉空間（第１空間）が形成されている。平板光学素子５Ｍは、石英ガラス等の光透過性を有する部材で構成される。こうして形成される閉空間内の圧力は、不図示の圧力調整装置によって調整されうる。閉空間内の圧力を外部より高くすることにより、マスターモールド１Ｍのパターン領域１ａＭが被処理対象であるレプリカモールド２Ｍに向けて凸状に撓むようにマスターモールド１Ｍを弾性変形させることができる。マスターモールド１Ｍのパターン領域１ａＭがレプリカモールド２Ｍに向けて凸に撓んだ状態でマスターモールド１Ｍとレプリカモールド２Ｍ上のインプリント材とを接触させると、その接触は、パターンの中心から開始されるようになる。その結果、インプリント材とマスターモールド１Ｍとの間に空気が閉じ込められることが抑制され、未充填によるパターン欠陥の発生を抑止することができる。

本実施形態ではステージ４Ｍの中に圧力センサＰＭが設けられている。圧力センサＰＭは、マスターモールド１Ｍをレプリカモールド２Ｍ上のインプリント材に接触させることでステージ４Ｍに作用する圧力を検出する。圧力センサＰＭは、ステージ４Ｍ上に作用する圧力を検出することによって、マスターモールド１Ｍとレプリカモールド２Ｍ上のインプリント材との接触状態を検出するセンサとして機能する。なお、圧力センサＰＭは、モールドヘッド３Ｍに設けられてもよい。

制御部８Ｍは、モールドインプリント装置１０Ｍにおける上記した各部を制御する。制御部８Ｍは、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、または、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、または、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、または、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。また、制御部８Ｍは、管理装置２０と通信可能なように接続され、管理装置２０によって管理、制御される。管理、制御とは例えば、インプリント動作時のセンサデータ、各部の制御データ、および制御パラメータ等の送受信や、管理装置２０からモールドインプリント装置１０Ｍに対して制御命令の送信をすることを含む。モールドインプリント装置１０Ｍおよび基板インプリント装置１０Ｗはそれぞれデータを受信する受信部を備える。例えば、モールドインプリント装置１０Ｍは、基板インプリント装置１０Ｗから出力されたデータを管理装置２０を介して受信することができる。ただし、本発明において、モールドインプリント装置１０Ｍおよび基板インプリント装置１０Ｗとは別体の管理装置２０の存在は必須ではない。管理装置２０の一部または全ての機能が、制御部８Ｍまたは制御部８Ｗにおいて実現される構成であってもよい。あるいはその逆に、制御部８Ｍまたは制御部８Ｗの一部または全ての機能が、管理装置２０において実現される構成であってもよい。

マスターモールド１Ｍは、例えば、石英など紫外線を透過させることが可能な材料で構成されうる。マスターモールド１Ｍは、レプリカモールド２Ｍと対向する面にパターン領域１ａＭを有する。パターン領域１ａＭは、レプリカモールド２Ｍのショット領域の上に供給されたインプリント材に転写するための凹凸パターンを有する。また、レプリカモールド２Ｍ（ブランクモールド）は、例えば、石英など紫外線を透過させることが可能な材料で構成されうる。レプリカモールド２Ｍには、必要に応じて、インプリント材とレプリカモールド２Ｍとの密着性を向上させるために密着層が設けられうる。

モールドヘッド３Ｍは、マスターモールド１Ｍを保持する保持機構と、マスターモールド１Ｍの位置決めを行うための駆動機構を含む。マスターモールド１Ｍの保持には例えば真空吸着が用いられ、駆動にはリニアモータなどのアクチュエータが用いられる。モールドヘッド３Ｍは、マスターモールド１Ｍを複数の軸（例えば、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の３軸、あるいは、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構成されうる。モールドヘッド３Ｍの駆動機構は、レプリカモールド２Ｍの上のインプリント材とマスターモールド１Ｍのパターン領域１ａＭとを接触させるための駆動を行いうる。また、モールドヘッド３Ｍの駆動機構は、硬化したインプリント材（硬化物のパターン）とマスターモールド１Ｍとを分離させるための駆動を行いうる。また、この駆動に用いられるアクチュエータの駆動指令値、例えば指令電流値などから駆動力を計算し、それを押圧力として圧力センサＰＭを代替してもよい。

ステージ４Ｍは、レプリカモールド２Ｍを保持する保持機構と、レプリカモールド２Ｍの位置決めを行うための駆動機構とを有する。レプリカモールド２Ｍの保持には例えば真空吸着が用いられ、駆動にはリニアモータなどのアクチュエータが用いられる。ステージ４Ｍは、レプリカモールド２Ｍを複数の軸（例えば、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の３軸、あるいは、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構成されうる。

形状補正部９Ｍは、マスターモールド１Ｍのパターン領域１ａＭの形状を変形させる。形状補正部９Ｍは、例えば、マスターモールド１Ｍの側面に力を加える複数のアクチュエータ（例えば、圧電素子）を含みうる。形状補正部９Ｍは、レプリカモールド２Ｍを加熱することによってレプリカモールド２Ｍのショット領域を変形させる変形部を含んでもよい。

供給部７Ｍは、レプリカモールド２Ｍの上にインプリント材を供給（塗布）する。レプリカモールド２Ｍ上へのインプリント材の供給は、例えば、ステージ４Ｍによってレプリカモールド２Ｍを移動させながら供給部７Ｍからインプリント材を吐出することによってなされうる。硬化部６Ｍは、インプリント材の硬化用のエネルギー（例えば、紫外線等の光）を供給あるいは照射することによってインプリント材を硬化させる。これにより、インプリント材の硬化物からなるパターンが形成される。

図２（ｂ）は、基板インプリント装置１０Ｗの構成を模式的に示す図である。図２（ａ）と図２（ｂ）から分かるように、大部分の構成はモールドインプリント装置１０Ｍと基板インプリント装置１０Ｗで共通であり、次のような対応になる。

レプリカモールド１Ｗは、モールドインプリント装置１０Ｍでインプリント処理が行われて製造されたレプリカモールド２Ｍに対応する。基板インプリント装置１０Ｗでの被処理対象は、レプリカモールド２Ｍではなく基板２Ｗである。レプリカモールド１Ｗを位置決めするモールドヘッド３Ｗは、モールドヘッド３Ｍに対応する。基板２を保持して位置決めするステージ４Ｗはステージ４Ｍに対応する。インプリント材を硬化するための光を照射する硬化部６Ｗは硬化部６Ｍに対応する。基板２Ｗにインプリント材を塗布する供給部７Ｗは供給部７Ｍに対応する。基板インプリント装置１０Ｗの各部を制御する制御部８Ｗは制御部８Ｍに対応する。レプリカモールド１Ｗの形状を変更する形状補正部９Ｗ（第２形状補正部）は形状補正部９Ｍに対応する。レプリカモールド１Ｗのパターン領域１ａＷとは反対側に閉空間（第２空間）を形成するための平板光学素子５Ｗは平板光学素子５Ｍに対応する。レプリカモールド１Ｗを基板２Ｗ上のインプリント材に接触させることでステージ４Ｗに作用する圧力を検出するための圧力センサＰＷは、圧力センサＰＭに対応する。

上記したように、レプリカモールド１Ｗは、モールドインプリント装置１０Ｍでインプリント処理が行われて製造されたものである。基板２Ｗは例えばシリコンなどの材料で構成される。モールドインプリント装置１０Ｍにおける被処理対象はレプリカモールド２Ｍであり、インプリントされる領域が１つであった。これに対し、基板インプリント装置１０Ｗにおいては、被処理対象である基板２Ｗに対し、そこに形成されている複数のショット領域に順次インプリント処理が行われる。ステージ４Ｗは基板２Ｗを保持できるように構成される。保持には例えば真空吸着が用いられる。

次に、図３（ａ）を参照して、モールドインプリント装置１０Ｍにおけるインプリント動作のシーケンスを説明する。このフローチャートに従う制御プログラムは、例えば制御部８Ｍ内のメモリに格納されており、制御部８Ｍ内のプロセッサによって実行されうる。

まずＳ１０１で、モールドインプリント装置１０Ｍにレプリカモールド２Ｍが搬入され、ステージ４Ｍによって保持される。Ｓ１０２で、供給部７Ｍは、レプリカモールド２Ｍのショット領域上にインプリント材を供給する。Ｓ１０３で、制御部８Ｍは、マスターモールド１Ｍの下にレプリカモールド２Ｍが配置されるようステージ４Ｍを駆動する。Ｓ１０４で、モールドヘッド３Ｍは、マスターモールド１Ｍがレプリカモールド２Ｍ上に供給されたインプリント材に接触するように、モールドヘッド３Ｍ（すなわちマスターモールド１Ｍ）のＺ方向の位置を制御する。このとき、圧力センサＰＭの検出結果を用いて、マスターモールド１Ｍとレプリカモールド２Ｍ上のインプリント材との接触状態がモニタされている。この接触により、インプリント材はマスターモールド１Ｍとレプリカモールド２Ｍとの間に充填される。充填が完了した後、処理はＳ１０５に進む。

Ｓ１０５で、硬化部６Ｍはインプリント材に光を照射してインプリント材を硬化させる。Ｓ１０６で、モールドヘッド３Ｍは、マスターモールド１Ｍをインプリント材から剥離するように、Ｚ方向の位置を制御する（離型）。剥離が完了した後、Ｓ１０７で、レプリカモールド２Ｍはモールドインプリント装置１０Ｍから搬出される。

次に、図３（ｂ）を参照して、基板インプリント装置１０Ｗにおけるインプリント動作のシーケンスを説明する。このフローチャートに従う制御プログラムは、例えば制御部８Ｗ内のメモリに格納されており、制御部８Ｗ内のプロセッサによって実行されうる。

まずＳ２０１で、基板インプリント装置１０Ｗに基板２Ｗが搬入され、ステージ４Ｗによって保持される。Ｓ２０２で、供給部７Ｗは、基板２Ｗのショット領域上にインプリント材を供給する。Ｓ２０３で、制御部８Ｗは、レプリカモールド１Ｗの下に基板２Ｗのショット領域が配置されるようステージ４Ｗを駆動する。Ｓ２０４で、モールドヘッド３Ｗは、レプリカモールド１Ｗが基板２Ｗのショット領域上に塗布されたインプリント材に接触するように、モールドヘッド３Ｗ（すなわちレプリカモールド１Ｗ）のＺ方向の位置を制御する。このとき、圧力センサＰＷの検出結果を用いて、レプリカモールド１Ｗと基板２Ｗ上のインプリント材との接触状態がモニタされている。この接触により、インプリント材はレプリカモールド１Ｗと基板２Ｗとの間に充填される。充填が完了した後、処理はＳ２０５に進む。

Ｓ２０５で、硬化部６Ｗはインプリント材に光を照射してインプリント材を硬化させる。Ｓ２０６で、モールドヘッド３Ｗは、レプリカモールド１Ｗをインプリント材から剥離するように、Ｚ方向の位置を制御する（離型）。剥離が完了した後、Ｓ２０７で、制御部８Ｗは、基板２Ｗ上に次にインプリントするショット領域があるかを判定する。次にインプリントするショット領域がある場合は処理はＳ２０２に戻って次のショット領域について処理を繰り返す。一方、Ｓ２０７で、次にインプリントするショット領域がない場合は、処理はＳ２０８に進み、基板２Ｗは基板インプリント装置１０Ｗから搬出される。

次に、図４を参照して、レプリカモールド１Ｗと基板２Ｗ上のインプリント材との接触によるインプリント材の浸み出しについて説明する。図４（ａ）は、Ｓ２０４における接触後のレプリカモールド１Ｗと基板２Ｗとインプリント材のＸＺ断面図である。斜線部がインプリント材である。モールドヘッド３によって、レプリカモールド１Ｗは基板２Ｗの方向に押し付けられている。このときの押圧力を矢印Ｆで示している。図４（ａ）には、インプリント材の隅部Ａの拡大図が示されている。矢印Ｆで示される押圧力でレプリカモールド１Ｗと基板２ＷをＺ方向に押し付けると、インプリント材の圧力が高まり、周囲（ＸＹ平面方向）に拡がる。これにより、インプリント材がインプリント領域外に浸み出すことがある。インプリント材の浸み出し量は押圧力によって変化する。また、供給部７Ｗによるインプリント材の供給量や供給方法によっても、浸み出し量は変化しうる。インプリント材がインプリント領域外に浸み出したままＳ２０５でインプリント材を硬化させると、次のような問題が発生する。

基板２Ｗ上のインプリント領域に順次インプリントするときに、浸み出したインプリント材があるショット領域にインプリントを行うと、浸み出したインプリント材にレプリカモールド１Ｗが乗り上げた状態となる。そのため、正常な状態でインプリントが実施できなくなることが起こりうる。正常な状態でインプリントができないとその領域は欠陥となり、歩留まりを低下させるおそれがある。

レプリカモールド１Ｗと基板２Ｗ上のインプリント材との接触によるインプリント材の浸み出しが生じうる他の例を、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す。図４（ｂ）のように、レプリカモールド１Ｗと基板２Ｗとの間で傾き（チルト）がある場合も、インプリント材の浸み出しが発生しうる。また、図４（ｃ）のように、レプリカモールド１Ｗのパターン領域１ａＷの裏側に形成されている閉空間の圧力（キャビティ圧）を変更することによっても、インプリント材の浸み出しが発生しうる。また、図４（ｄ）のように、形状補正部９Ｗによってレプリカモールド１Ｗの側面に力（形状補正力）を加えた場合にも、レプリカモールド１Ｗが下方に向けて変形して、インプリント材の浸み出しが発生しうる。

押圧力を変更することによる影響はインプリント材の浸み出しだけではない。押圧力によって、レプリカモールド１Ｗが弾性変形するので、レプリカモールドのパターン領域１ａＭも変形する。図５（ａ）に、押圧力によるレプリカモールド１Ｗのパターン領域１ａＷのＸＹ平面方向の変形の例を示す。変形前の形状が実線で示され、押圧力による変形後の形状が破線で示されている。変形前のパターン領域１ａＭの形状は、理想的にはショット領域の形状と一致する。しかし、押圧力によってパターン領域１ａＭの角部に変形が生じる。同様に、チルトによってもレプリカモールド１Ｗの弾性変形を引き起こし、レプリカモールド１Ｗのパターン領域１ａＷも変形する。図５（ｂ）に、Ｙ軸周りのチルトによるレプリカモールド１Ｗのパターン領域１ａＷのＸＹ平面方向の変形の例を示す。変形前の形状が実線で示され、チルトによる変形後の形状が破線で示されている。このように、チルトによって角部に大きな変形が発生する。これらの押圧力、チルト、キャビティ圧を制御することによって、モールドと基板との重ね合わせ精度を向上させることができる。

これまで説明したように、押圧力、傾き量、キャビティ圧、形状補正力は、浸み出しと重ね合わせの両方に影響を与えるパラメータとなっている。しかし、浸み出しを発生させないように調整された押圧力が、重ね合わせ精度の点で最適であるとは限らない。例えば、浸み出しを発生させないようにして押圧力を調整すると、一方で重ね合わせ精度が低下することが起こりえる。これに対し本実施形態のインプリントシステムでは、浸み出しの抑制と重ね合わせ精度の両立を図る。図６は、実施形態におけるインプリントシステム１００の動作を示すフローチャートである。この動作は、例えば管理装置２０によって制御される。

Ｓ３０１では、マスターモールド１Ｍがモールドインプリント装置１０Ｍに搬入される。Ｓ３０２では、モールドインプリント装置１０Ｍのインプリント処理の条件であるモールドインプリント条件が設定される。モールドインプリント条件は、押圧力、傾き量、キャビティ圧、形状補正力を含みうる。モールドインプリント条件は、ステージ４Ｍの制御パラメータ、マスターモールド１Ｍとインプリント材との接触時間（押圧時間）、硬化部６Ｍによる光の照射時間（露光量）を更に含みうる。

Ｓ３０３では、モールドインプリント装置１０Ｍが、Ｓ３０２で設定されたモールドインプリント条件に従い、図３（ａ）に示したようなインプリント処理（モールドインプリント処理）を行う。

Ｓ３０４では、レプリカモールドに対する後工程が行われる。後工程とは、モールドインプリント装置１０Ｍによってパターンが形成されたレプリカモールド２Ｍに対して、エッチングや、レプリカモールドとして使用できる状態にする工程をいう。

Ｓ３０５では、Ｓ３０４で製作されたレプリカモールドが基板インプリント装置１０Ｗに搬入される。

Ｓ３０６では、基板インプリント装置１０Ｗのインプリント処理の条件である基板インプリント条件が設定される。基板インプリント条件は、押圧力、チルト、キャビティ圧、形状補正力を含みうる。基板インプリント条件は、ステージ４Ｗの制御パラメータ、レプリカモールド１Ｗとインプリント材との接触時間（押圧時間）、硬化部６Ｗによる光の照射時間（露光量）を更に含みうる。Ｓ３０６における基板インプリント条件の設定処理の詳細については後述する。

Ｓ３０７では、基板インプリント装置１０Ｗが、Ｓ３０６で設定された基板インプリント条件に従い、図３（ｂ）に示したようなインプリント処理（基板インプリント処理）を行う。

Ｓ３０８では、Ｓ３０７で処理された基板が重ね合わせ検査の対象であるどうかが判定される。基板の全数検査を実施してもよいが、抜き取り検査としてもよい。Ｓ３０８は、抜き取り検査のための判定である。Ｓ３０７で処理された基板が重ね合わせ検査の対象ではない場合、処理はＳ３０６に戻り、次の基板の処理が実施される。Ｓ３０７で処理された基板が重ね合わせ検査の対象である場合は、処理Ｓ３０９に進む。Ｓ３０９では、基板２Ｗが重ね合わせ検査装置１０１に搬送され、基板２Ｗの重ね合わせ検査が行われる。重ね合わせ検査により、ショット領域の上に形成されたパターンとショット領域との重ね合わせ状態が得られる。重ね合わせ検査の方法はどのようなものでよい。例えば、重ね合わせ検査用のマークをカメラで撮像し画像処理を行い重ね合わせ精度を算出する方法がある。

Ｓ３１０では、例えばＳ３０９で得られた重ね合わせ精度の目標値に対する達成度合いに基づいて、モールドインプリント条件または基板インプリント条件の変更が必要か否かが判定される。重ね合わせ精度の目標値に対する達成度合いが十分であれば、インプリント条件を変更する必要はない。その場合、処理はＳ３０６に戻り、次の基板について処理を繰り返す。一方、重ね合わせ精度の目標値に対する達成度合いが不十分な場合は、処理はＳ３１１に進む。

Ｓ３１１では、Ｓ３０９の重ね合わせ検査結果に基づいて基板インプリント条件を最適化する計算が行われる。最適化の目的は、Ｓ３０９で得られた重ね合わせ状態が許容範囲内に収まるように（例えば、検査の結果を最小化するように）、パラメータを決定することである。パラメータは、押圧力、チルト、キャビティ圧、形状補正力の少なくともいずれかを含みうる。パラメータは、ステージ４Ｗの制御パラメータ、形状補正部９Ｗの制御指令値を更に含みうる。ただし、前述のように、押圧力、チルト、キャビティ圧、形状補正力のパラメータは、浸み出しに影響を与えるパラメータである。そのため、Ｓ３１１では、押圧力、チルト、キャビティ圧、形状補正力には、浸み出しに影響しない範囲の制約条件を与えるか、これらを最適化の対象から除外する。具体的な最適化の計算の方法は、特許文献１（特開２０１３－０５５３２７号公報）に記載された方法に従えばよい。こうして基板インプリント条件は、浸み出しに関する制約条件の下で、重ね合わせ状態が許容範囲内に収まるように設定される。

例えば、制御部は、図５（ａ）、図５（ｂ）で示したような各パラメータに対する重ね合わせ精度への影響を予めデータとして持っておき、それらを重ね合わせ検査結果にフィッティングすることによって、計算することができる。

次に、Ｓ３１２で、Ｓ３１１の計算結果に基づいて、基板インプリント条件を変更するかどうかが判定される。例えば、Ｓ３１１の計算結果から重ね合わせ精度の見積もり値が算出され、その見積もり値と目標値とを比較することで判定が行われる。見積もり値が目標値に十分近い場合は、基板インプリント条件を変更する必要はなく、処理はＳ３１３に進む。見積もり値が目標値に十分近くにない場合は、基板インプリント条件を変更すると判定し、処理はＳ３１６に進む。

Ｓ３１３では、Ｓ３０９での重ね合わせ検査の結果に基づいて、モールドインプリント条件を最適化する計算が行われる。最適化の目的は、浸み出しの制約条件なしにＳ３０９の重ね合わせ検査により得られた重ね合わせ状態が許容範囲内に収まるように（例えば、重ね合わせ検査の結果を最小化するように）、パラメータを決定することである。パラメータは、押圧力、チルト、キャビティ圧、形状補正力を含みうる。パラメータは、ステージ４Ｍの制御パラメータ、形状補正部９Ｍの制御指令値を更に含みうる。モールドインプリント装置１０Ｍにおいては、浸み出しは特に問題とならないので、押印力、チルト、キャビティ圧、形状補正力の制約条件はＳ３１１での制約条件と比べて広くとることができる。このような条件下で、最適化の計算は、Ｓ３１１と同様な方法で行うことができる。

次に、Ｓ３１４で、Ｓ３１３の計算結果に基づいて、モールドインプリント条件を変更するかどうかが判定される。モールドインプリント条件を変更しても重ね合わせ精度の向上が見込めない場合には、処理はＳ３０６に戻り、次の基板について処理を繰り返す。一方、モールドインプリント条件を変更すると判定された場合は、処理はＳ３１５に進む。

Ｓ３１５では、Ｓ３１３でのモールドインプリント条件の計算結果が次回のモールドインプリント条件に設定され、その後、処理はＳ３０２に戻る。また、Ｓ３１６では、Ｓ３１１での基板インプリント条件の計算結果が次回の基板インプリント条件に設定され、処理はＳ３０６に戻る。

上記したインプリントシステム１００の動作の効果を説明する。Ｓ３１１では、重ね合わせ検査結果（Ｓ３０９）に基づき、基板インプリント装置１０Ｗにおけるインプリント処理の条件（基板インプリント条件）が補正される。しかし、基板インプリント条件を補正するだけでは、浸み出しを抑制する制約のため、押圧力、チルト、キャビティ圧、形状補正力などのパラメータを重ね合わせ精度の観点で十分に最適化することができない。そこで、Ｓ３１３で、モールドインプリント装置１０Ｍにおけるインプリント処理の条件（モールドインプリント条件）が、基板インプリント装置１０Ｗで処理された基板２Ｗの重ね合わせ検査の結果（Ｓ３０９）に基づいて補正される。ここではＳ３１１での計算と比べて、押圧力、チルト、キャビティ圧、形状補正力の制約が緩和され、最適化計算で有利になる。これによって、レプリカモールド１Ｗは、基板インプリント装置１０Ｗでインプリントされる基板２Ｗの重ね合わせ精度が改善するような形状で製造される。したがって、重ね合わせ精度が向上することが見込める。

また、押圧力、チルト等による変形は、図５（ａ）、図５（ｂ）に示されるように、角部において顕著である。これは例えば、シフト、回転、倍率などのような幾何学的に簡単な数式で表せる変形でないため、このような形状を形状補正部９Ｗで補正することは難しい。言い換えれば、押圧力、チルトによって発生する変形は、押圧力、チルトを最適化することによって補正されることが好ましい。本実施形態では、基板インプリント装置１０Ｗで発生する、押圧力、チルト、キャビティ圧による変形を、モールドインプリント装置１０Ｍの押圧力、チルト、キャビティ圧で補正することが可能となる。よって、浸み出しによる制約を受けずに、押圧力、チルトで発生する変形を精度よく補正することが可能となる。

図７は、実施形態における、Ｓ３１３におけるモールドインプリント条件の計算処理の例を示すフローチャートである。

Ｓ４０１で、Ｓ３０９で行われた重ね合わせ検査の結果が取得される。Ｓ４０２で、マスターモールド１Ｍの種類が取得される。Ｓ４０３で、Ｓ４０２で取得されたマスターモールド１Ｍの種類に基づいて、押圧力、チルトの補正データが取得または算出される。その後、Ｓ４０４で、Ｓ４０３で取得された補正データを用いて、モールドインプリント条件を最適化する計算が行われる。最適化の計算は、Ｓ３１１と同様な方法で行うことができる。

Ｓ４０２で取得されるマスターモールド１Ｍの種類について説明する。図８に、マスターモールド１Ｍとレプリカモールド２Ｍ上のインプリント材とが接触した状態（Ｓ１０４）が示されている。図８（ａ）におけるマスターモールド１Ｍには、インプリント材と接触する面とは反対側の面に、凹部（キャビティ）が設けられている。図８（ａ）におけるマスターモールド１Ｍは、典型的には、レプリカモールドであり、図８（ａ）は、レプリカモールドからさらなるレプリカモールドを作製する場面が想定されている。一方、図８（ｂ）におけるマスターモールド１Ｍにはそのような凹部がなく平らである。すなわち、図８（ｂ）におけるマスターモールド１Ｍは、典型的には、オリジナルのマスターモールドであり、図８（ｂ）は、オリジナルのマスターモールドからレプリカモールドを作製する場面が想定されている。

図８（ａ）のように凹部があるマスターモールド１Ｍは、押圧力Ｆがかかると、図８（ｂ）のように凹部のないマスターモールドに比べて大きく弾性変形する。したがって、図５（ａ）を用いて説明した押圧力によるＸＹ平面方向の変形の大きさも、凹部のあるマスターモールド１Ｍと凹部のないマスターモールド１Ｍとの間で差が生じる。

制御部である管理装置２０は、モールドインプリント条件と重ね合わせ状態との間の関係を表すデータを予め保持しており、該データに基づいてモールドインプリント条件を補正することができる。例えば、Ｓ４０２において、例えば、管理装置２０は、マスターモールド１Ｍの寸法、形状に関する情報を含むモールドの種類情報を取得する。例えば、実験やシミュレーションにより、モールドの種類ごとに押圧力と変形との関係を示すテーブルデータを予め取得し、管理装置２０は、このテーブルデータを保持する。管理装置２０は、Ｓ４０３で、テーブルデータを参照して、Ｓ４０２で取得されたモールドの種類情報に対応する押圧力と変形との関係を示すデータを抽出し、これに基づいて補正データを得る。

ここまで、押圧力による変形に関して説明したが、チルト、キャビティ圧、形状補正力による変形についても同様の説明が可能である。以上説明された実施形態によれば、インプリントシステム１００は、マスターモールド１Ｍの種類に関する情報を取得し、その情報に基づいて、モールドインプリント条件を最適化する計算が行われる。これにより、より高精度なインプリント条件の補正が可能となり、重ね合わせ精度を向上させることができる。

次に、図９を参照して、Ｓ３０６における基板インプリント条件の設定処理の詳細を説明する。実施形態におけるインプリントシステム１００では、モールドインプリント装置１０Ｍでレプリカモールド１Ｗが製造される際にモールドインプリント条件を変更することがある。したがって、管理装置２０は、使用されたレプリカモールドのそれぞれに適用されたモールドインプリント条件を管理する。そして、基板インプリント装置１０Ｗは、基板インプリント装置１０Ｗにレプリカモールド１Ｗが搬入された際に、当該レプリカモールド１Ｗに対応するモールドインプリント条件が反映された基板インプリント条件を設定する。

Ｓ５０１で、例えば、基板インプリント装置１０Ｗは、搬入されたレプリカモールド１Ｗのタグを読み取り、当該レプリカモールド１Ｗの情報を取得する。次に、Ｓ５０２で、基板インプリント装置１０Ｗは、Ｓ５０１で取得された情報に基づいて、搬入されたレプリカモールド１Ｗがモールドインプリント装置１０Ｍでインプリントされたときのモールドインプリント条件を取得する。次に、Ｓ５０３で、基板インプリント装置１０Ｗは、Ｓ５０２で取得された情報に基づいて、基板インプリント条件を設定する。具体的には、基板インプリント装置１０Ｗは、Ｓ５０２で取得したモールドインプリント条件のうち、押圧力、チルト、キャビティ圧、形状補正力の情報に基づいて、搬入されたレプリカモールド１Ｗのパターン領域１ａＷの変形量を推定する。そして、基板インプリント装置１０Ｗは、その推定された変形量を補正するように、基板インプリント条件を設定する。

＜物品製造方法の実施形態＞
インプリント装置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。基板の加工工程におい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。

次に、物品製造方法について説明する。図１０の工程ＳＡでは、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコン基板等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図１０の工程ＳＢでは、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図１０の工程ＳＣでは、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚと型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型４ｚを介して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１０の工程ＳＤでは、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図１０の工程ＳＥでは、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図１０の工程ＳＦでは、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

（他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１０Ｍ：モールドインプリント装置（レプリカモールド製造装置）、１０Ｗ：基板インプリント装置、２０：管理装置、１００：インプリントシステム、１０１：重ね合わせ検査装置

Claims (9)

1. マスターモールドとブランクモールドの上のインプリント材とを接触させて該インプリント材のパターンを形成する第１インプリント処理を行うことにより前記マスターモールドのレプリカであるレプリカモールドを製造するレプリカモールド製造装置と、
   前記レプリカモールド製造装置によって製造された前記レプリカモールドと基板のショット領域の上のインプリント材とを接触させて該インプリント材のパターンを形成する第２インプリント処理を行うインプリント装置と、
   前記第１インプリント処理のインプリント条件である第１インプリント条件と、前記第２インプリント処理のインプリント条件である第２インプリント条件とを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記第２インプリント処理によって前記ショット領域の上に形成されたパターンと前記ショット領域との重ね合わせ状態に基づいて、前記第１インプリント条件を補正するように構成され、
   前記制御部は、
   前記第２インプリント処理による前記ショット領域からの前記インプリント材の浸み出しに関する制約条件の下で、前記重ね合わせ状態が許容範囲内に収まるように前記第２インプリント条件を設定し、
   前記制約条件なしに前記重ね合わせ状態が許容範囲内に収まるように前記第１インプリント条件を補正する
   ことを特徴とするインプリントシステム。
2. 前記第１インプリント条件は、前記マスターモールドと前記ブランクモールドの上のインプリント材とを接触させるときの該インプリント材に対する前記マスターモールドの押圧力を含み、
   前記第２インプリント条件は、前記レプリカモールドと前記基板の上のインプリント材とを接触させるときの該インプリント材に対する前記レプリカモールドの押圧力を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリントシステム。
3. 前記第１インプリント条件は、前記マスターモールドと前記ブランクモールドとの間の傾き量を含み、
   前記第２インプリント条件は、前記レプリカモールドと前記基板との間の傾き量を含む
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のインプリントシステム。
4. 前記マスターモールドは、該マスターモールドのパターン領域とは反対側の空間である第１空間に圧力が加えられることにより前記ブランクモールドに向けて凸状に変形するように構成されており、
   前記レプリカモールドは、該レプリカモールドのパターン領域とは反対側の空間である第２空間に圧力が加えられることにより前記基板に向けて凸状に変形するように構成されており、
   前記第１インプリント条件は、前記第１空間に加える圧力を含み、
   前記第２インプリント条件は、前記第２空間に加える圧力を含む
   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システム。
5. 前記レプリカモールド製造装置は、前記マスターモールドの側面に力を加えて該マスターモールドの形状を補正する第１形状補正部を有し、
   前記インプリント装置は、前記レプリカモールドの側面に力を加えて該レプリカモールドの形状を補正する第２形状補正部を有し、
   前記第１インプリント条件は、前記第１形状補正部により前記マスターモールドの側面に加える力を含み、
   前記第２インプリント条件は、前記第２形状補正部により前記レプリカモールドの側面に加える力を含む
   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システム。
6. 前記制御部は、前記第１インプリント条件と前記重ね合わせ状態との間の関係を表すデータを予め保持しており、該データに基づいて前記第１インプリント条件を補正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システム。
7. 前記データは、前記マスターモールドの種類ごとに前記関係を表すデータを含み、
   前記制御部は、前記マスターモールドの種類の情報を取得し、前記データから前記取得した種類に対応するインプリント条件によって前記第１インプリント条件を補正することを特徴とする請求項６に記載のインプリントシステム。
8. マスターモールドとブランクモールドの上のインプリント材とを接触させて該インプリント材のパターンを形成する第１インプリント処理を行うことにより前記マスターモールドのレプリカであるレプリカモールドを製造するレプリカモールド製造装置と、前記レプリカモールド製造装置によって製造された前記レプリカモールドと基板のショット領域の上のインプリント材とを接触させて該インプリント材のパターンを形成する第２インプリント処理を行うインプリント装置と、のそれぞれに通信可能に接続され、前記第１インプリント処理のインプリント条件である第１インプリント条件と、前記第２インプリント処理のインプリント条件である第２インプリント条件の管理を行う管理装置であって、
   前記管理装置は、前記第２インプリント処理によって前記ショット領域の上に形成されたパターンと前記ショット領域との重ね合わせ状態に基づいて、前記第１インプリント条件を補正するように構成されており、
   前記管理装置は、
   前記第２インプリント処理による前記ショット領域からの前記インプリント材の浸み出しに関する制約条件の下で、前記重ね合わせ状態が許容範囲内に収まるように前記第２インプリント条件を設定し、
   前記制約条件なしに前記重ね合わせ状態が許容範囲内に収まるように前記第１インプリント条件を補正する、
   ことを特徴とする管理装置。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリントシステムにおけるインプリント装置を用いて基板の上にパターンを形成する工程と、
   前記工程において前記パターンが形成された基板の処理を行う工程と、
   を含み、前記処理が行わ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製造方法。

Images