JP7257817B2 - インプリント装置、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、および物品の製造方法に関する。

モールドを用い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が、半導体デバイスなどの量産用リソグラフィ装置の１つとして注目されている。インプリント装置では、基板上に供給されたインプリント材とモールドとを接触させた状態で当該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モールドを剥離することにより、基板上にインプリント材のパターンを形成することができる。また、基板上へのインプリント材の供給は、インプリント材を吐出する複数の吐出口が配列された吐出部を用いて、吐出部と基板とを相対的に移動させながら複数の吐出口からのインプリント材の吐出を制御することによって行われうる。

インプリント装置では、例えば経時変化などにより、吐出部と基板との相対傾きに誤差（目標相対傾きからのずれ）が生じることがある。このような相対傾きの誤差が生じていると、基板上にインプリント材を供給する際、インプリント材が吐出されてから基板上に到達するまでの時間が吐出口ごとに異なり、基板上にインプリント材を精度よく供給することが困難になりうる。特許文献１には、吐出口アレイの各吐出口からのインプリント材の吐出タイミングを調整することにより、基板上でのインプリント材の供給位置のずれを補正する方法が提案されている。

特許第５５６３３１９号公報

吐出部には、多数（例えば数百）の吐出口が設けられるため、特許文献１に記載された方法のように、当該多数の吐出口の各々についてインプリント材の吐出タイミングを個別に調整することは煩雑でありうる。

そこで、本発明は、容易な方法により基板上にインプリント材を精度よく供給するために有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのインプリント装置は、モールドを用い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であって、インプリント材を吐出する複数の吐出口が配列された吐出部と、前記吐出部と前記基板との相対傾きを計測する計測部と、前記吐出部と前記基板とを相対的に移動させながら前記吐出部にインプリント材を吐出させる処理を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記複数の吐出口から吐出されたインプリント材の前記基板上での配列誤差が低減されるように、前記計測部で計測された前記相対傾きに基づいて、当該相対傾きが生じている状態で前記複数の吐出口からインプリント材を吐出したときに推定される前記基板上でのインプリント材の配列を推定配列として求め、前記推定配列に基づいて、前記処理における前記吐出部と前記基板との相対的な移動方向を決定する、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、容易な方法により基板上にインプリント材を精度よく供給するために有利な技術を提供することができる。

インプリント装置の構成を示す概略図 吐出部を下方から見た図 理想状態におけるインプリント材の供給処理の例を示す図 変化状態におけるインプリント材の供給処理の例を示す図 吐出部に対して基板表面が傾いている状態におけるインプリント材の供給処理の例を示す図 インプリント処理を示すフローチャート 理想状態での供給処理における吐出部と基板との移動方向を示す図 変化状態での供給処理における吐出部と基板との移動方向を示す図 角度差θの算出方法を説明するための図 吐出間隔と基板上へのインプリント材の供給間隔との関係を説明するための図 吐出間隔と基板上へのインプリント材の供給間隔との関係を説明するための図 物品の製造方法を示す図

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。以下の実施形態では、鉛直方向（高さ方向）をＺ方向とし、当該Ｚ方向に垂直な平面内（高さ方向と交差する平面内）で互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とする。

＜第１実施形態＞
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と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギ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。例えば、インプリント装置は、基板上にインプリント材を供給し、凹凸のパターンが形成されたモールド（型）を基板上のインプリント材に接触させた状態で当該インプリント材を硬化させる。そして、モールドと基板との間隔を広げて、硬化したインプリント材からモールドを剥離（離型）することで、基板上のインプリント材にモールドのパターンを転写することができる。このような一連の処理は「インプリント処理」と呼ばれ、基板における複数のショット領域の各々について行われる。

インプリント材には、硬化用のエネルギ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。硬化用のエネルギとしては、電磁波、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、重合成化合物と光重合開始材とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合成化合物または溶剤を含有してもよい。非重合成化合物は、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、スピンコータやスリットコータにより基板上に膜状に付与される。あるいは、液体噴射ヘッドにより、液滴状、あるいは複数の液滴が繋がってできた島状また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。

［インプリント装置の構成］
次に、本発明に係る第１実施形態のインプリント装置１００について説明する。図１は、第１実施形態のインプリント装置１００の構成を示す概略図である。インプリント装置は、例えば、モールドを保持するインプリントヘッド１０と、基板を保持して移動可能な基板ステージ２０と、硬化部３０と、吐出部４０（ディスペンサ）と、計測部５０と、制御部６０とを含みうる。制御部６０は、例えばＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータによって構成され、インプリント装置１００の各部を制御してインプリント処理を制御する。

モールドＭ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、基板側の面において基板側に突出した一部の領域（パターン領域）には、基板上のインプリント材に転写されるべき凹凸のパターンが形成される。また、基板Ｗとしては、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板Ｗとしては、具体的に、シリコンウェハ、化合物半導体ウェハ、石英ガラスなどである。また、インプリント材の付与前に、必要に応じて、インプリント材と基板との密着性を向上させるために密着層を設けてもよい。

インプリントヘッド１０は、例えば、真空力などによりモールドＭを保持するモールドチャック１１と、モールドＭと基板Ｗとの間隔を変更するようにモールドＭ（モールドチャック１１）をＺ方向に駆動するモールド駆動部１２とを含みうる。本実施形態の場合、インプリントヘッド１０によりモールドＭをＺ方向に駆動することで、モールドＭと基板上のインプリント材とを接触させる接触処理、および、硬化したインプリント材からモールドＭを剥離する離型処理を行うことができる。また、本実施形態のインプリントヘッド１０には、Ｚ方向にモールドＭを駆動する機能に限られず、ＸＹ方向およびθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）にモールドＭを駆動する機能や、モールドＭの傾き（チルト）を変更する機能が設けられてもよい。例えば、後者の機能によると、モールドＭと基板上のインプリント材との接触処理において、モールドＭのパターン領域と基板Ｗとが平行になるようにモールドＭの傾きを制御することができる。

基板ステージ２０は、例えば、真空力などにより基板Ｗを保持する基板チャック２１と、ＸＹ方向に基板Ｗを駆動する基板駆動部２２とを含みうる。本実施形態の場合、基板ステージ２０により基板をＸＹ方向に駆動することで、モールドＭに対する基板Ｗの位置決め、および、供給部に対する基板Ｗの位置決めを行うことができる。また、本実施形態の基板ステージ２０には、ＸＹ方向に基板Ｗを駆動する機能に限られず、Ｚ方向およびθ方向に基板Ｗを駆動する機能や、基板Ｗの傾き（チルト）を変更する機能が設けられてもよい。

硬化部３０（照射部）は、モールドＭと基板上のインプリント材とが接触している状態で、基板上のインプリント材にモールドＭを介して光（例えば紫外線）を照射することにより当該インプリント材を硬化させる。

吐出部４０は、図２に示すように、Ｙ方向に沿って複数の吐出口４１が配列された吐出口アレイを有し、基板Ｗに向けて複数の吐出口４１からインプリント材を吐出する。図２は、吐出部４０を下方（－Ｚ方向）から見た図である。各吐出口４１は、吐出機構としてのピエゾ素子を含み、圧電効果を利用してインプリント材を押し出すことによりインプリント材を液滴として吐出することができる。ピエゾ素子に印加される電圧の波形（以下、駆動波形）や、その駆動波形に従って電圧を印加するタイミングは、制御部６０によって制御されうる。ここで、本実施形態では、１つの吐出口アレイが設けられた吐出部４０について説明するが、吐出口アレイの数は１つに限られず、複数設けられてもよい。

本実施形態のインプリント装置１００では、吐出部４０と基板Ｗとを相対的に移動させながら、吐出部４０における複数の吐出口４１の各々からインプリント材を液滴として吐出させることにより、基板上にインプリント材を供給することができる。基板上へのインプリント材の供給処理は、例えば、基板Ｗ（ショット領域）上におけるインプリント材の目標供給位置、即ち、インプリント材を液滴として供給すべき基板上の目標位置を示す情報（配置パターンとも呼ばれる）に基づいて制御される。このような情報は、例えば、モールドＭの凹凸パターンの寸法情報、各吐出口４１から液滴として吐出されるインプリント材の量などに基づいて、モールドＭによって形成されたインプリント材のパターンの残膜厚が目標膜厚になるように事前に生成されうる。インプリント材の残膜厚（ＲＬＴ：Residual layer Thickness）とは、インプリント材で構成された凹凸のパターンの凹部の底辺と基板Ｗとの間におけるインプリント材の厚さのことである。

ここで、基板上へのインプリント材の供給処理は、より多くのインプリント材を液滴として基板上に供給し、基板上でのインプリント材の液滴の密度を高くするため、吐出部４０に対する基板Ｗの移動方向を変えて複数回行われうる。例えば、１回目の供給処理（第１処理、往路）では、吐出部４０に対し、モールドＭから離れる方向（例えば－Ｘ方向）に基板Ｗを移動させながら、複数の吐出口４１の各々からインプリント材を吐出させる。１回目の供給処理が終了した後、複数の吐出口４１の間隔（ピッチ）より狭い距離だけ基板ＷをＹ方向（＋Ｙ方向または－Ｙ方向）に移動させる。そして、２回目の供給処理（第２処理、復路）では、吐出部４０に対し、モールドＭに近づく方向（例えば＋Ｘ方向）に基板Ｗを移動させながら、複数の吐出口４１の各々からインプリント材を吐出させる。このように複数回の供給処理を行うことにより、基板上に供給されるインプリント材の液滴の密度を高くすることができる。

計測部５０は、吐出部４０と基板Ｗとの相対傾き（相対チルト）を計測する。例えば、計測部５０は、吐出部４０からのインプリント材の吐出方向を一意に規定可能な吐出部４０の基準面と、基板Ｗの面（以下、基板表面）との相対的な姿勢を、吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きとして計測しうる。基準面としては、複数の吐出口４１が設けられた吐出部４０の下面（以下、吐出面と呼ぶことがある）であってもよいが、それに限られず、インプリント材の吐出方向を一意に規定可能であれば吐出部４０の側面や上面などであってもよい。

本実施形態の計測部５０は、基板表面の高さ分布を計測する第１計測部５１と、吐出部４０の基準面（下面）の高さ分布を計測する第２計測部５２とを含み、それらの計測結果に基づいて吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きを計測する。具体的には、第１計測部５１は、例えば分光干渉レーザ変位計を含み、基板ステージ２０により基板Ｗを移動させながら、基板Ｗにおける複数個所の各々についてレーザ光を照射して高さ（Ｚ方向の位置）を求めることにより、基板表面の高さ分布を計測する。また、第２計測部５２は、例えば分光干渉レーザ変位計を含み、基板ステージ２０に設けられる。第２計測部５２は、基板ステージ２０により移動しながら、吐出面における複数個所の各々についてレーザ光を照射して高さ（Ｚ方向の位置）を求めることにより、吐出面の高さ分布を計測する。これにより、計測部５０は、第１計測部５１で計測された基板表面の高さ分布と、第２計測部５２で計測された吐出面の高さ分布とに基づいて、吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きを計測することができる。

［インプリント材の配列誤差］
インプリント装置１００では、例えば経時変化などにより、吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きに誤差（目標相対傾きからのずれ）が生じることがある。このような相対傾きの誤差が生じていると、基板上にインプリント材を供給する供給処理の際、インプリント材が吐出されてから基板上に到達するまでの時間（滞空時間）が吐出口４１ごとに異なってしまう。その結果、基板上にインプリント材を精度よく供給することが困難になりうる。

図３は、吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きに誤差が生じていない状態、即ち、吐出部４０と基板Ｗとが目標相対傾きで配置されている状態（以下、理想状態と呼ぶことがある）におけるインプリント材の供給処理の例を示す図である。目標相対傾きとは、例えば、各吐出口４１からのインプリント材の吐出方向と基板表面とが目標角度（例えば９０度（垂直））になるときの吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きである。図３（ａ）は、理想状態における吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きを示す図であり、図３（ｂ）は、理想状態での供給処理において基準方向に吐出部４０と基板Ｗとを相対移動させたときに基板上に供給されるインプリント材（液滴）の配列を示す図である。この理想状態では、図３（ａ）に示すように、吐出口４１と基板Ｗとの距離が複数の吐出口４１で同じになるため、吐出口４１から吐出されたインプリント材の滞空時間も複数の吐出口４１で同じになる。したがって、理想状態では、供給処理における吐出部４０と基板Ｗとの相対的な移動方向を、複数の吐出口４１の配列方向（±Ｙ方向）と垂直な基準方向（±Ｘ方向）に設定する。これにより、図３（ｂ）に示すように、基板上に規定されたインプリント材の目標供給位置（基板上に規定された破線の交点）に従ってインプリント材Ｒ（液滴）を基板上に配列することができる。

一方、図４は、吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きに誤差が生じた状態、即ち、吐出部４０と基板Ｗとが目標相対傾きから変化した状態（以下、変化状態と呼ぶことがある）におけるインプリント材の供給処理の例を示す図である。図４（ａ）は、変化状態における吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きを示す図である。また、図４（ｂ）～（ｃ）は、変化状態での供給処理において基準方向に吐出部４０と基板Ｗとを相対移動させたときに基板上に供給されるインプリント材（液滴）の配列を示す図である。図４（ｂ）は、－Ｘ方向（紙面手前から奥に向かう方向）に基板Ｗを移動させたときに基板上に供給されるインプリント材の配置を示している。また、図４（ｃ）は、＋Ｘ方向（紙面奥から手前に向かう方向）に基板Ｗを移動させたときに基板上に供給されるインプリント材の配置を示している。

この変化状態では、図４（ａ）に示すように、吐出口４１と基板Ｗとの距離が吐出口４１ごとに異なるため、吐出口４１から吐出されたインプリント材の滞空時間も吐出口４１ごとに異なりうる。つまり、基板Ｗまでの距離が設計値より小さくなった吐出口４１では、インプリント材の滞空時間が設計時間より短くなるため、目標供給位置に対して基板Ｗの移動方向の前方にインプリント材が供給されうる。また、基板Ｗまでの距離が設計値より大きくなった吐出口４１では、インプリント材の滞空時間が設計時間より長くなるため、目標供給位置に対して基板Ｗの移動方向の後方にインプリント材が供給されうる。

つまり、変化状態では、供給処理における吐出部４０と基板Ｗとの相対的な移動方向を基準方向（±Ｘ方向）してしまうと、図４（ｂ）～（ｃ）に示すように、複数の吐出口４１から吐出されたインプリント材Ｒの基板上での配列方向が平行四辺形状になりうる。そのため、目標供給位置（基板上に規定される破線の交点）に従ってインプリント材Ｒ（液滴）を基板上に配列することが困難になりうる。ここで、このような基板上でのインプリント材の配列方向の変化は、図４に示すように基板表面に対して吐出部４０（吐出面）が傾いている場合に限られず、図５に示すように吐出部４０（吐出面）に対して基板表面が傾いている場合にも同様に起こりうる。

そこで、本実施形態のインプリント装置１００は、複数の吐出口４１から吐出されたインプリント材の基板上での配列誤差が低減されるように、計測部５０で計測された相対傾きに応じて、供給処理における吐出部４０と基板Ｗとの相対的な移動方向を変更する。つまり、上述したように、吐出部４０と基板Ｗとが相対的に傾くと、複数の吐出口４１から吐出されたインプリント材の滞空時間に差が生じ、複数の吐出口４１から吐出されたインプリント材の基板上での配列に誤差が生じる。本実施形態では、そのようなインプリント材の基板上での配列誤差を、供給処理において吐出部４０と基板Ｗとを相対的に移動させる方向（移動方向）を変更することによって補償するものである。以下に、本実施形態のインプリント処理について説明する。以下の説明では、吐出部４０に対して基板Ｗを移動させる例について説明するが、それに限られるものではなく、吐出部４０と基板Ｗとを相対移動させる場合にも同様である。

［インプリント処理］
次に、本実施形態のインプリント処理について、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態のインプリント処理を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートの各工程は、制御部６０によって行われうる。

Ｓ１１では、制御部６０は、第２計測部５２が吐出部４０の下方に配置されるように基板ステージ２０を移動させるとともに、第２計測部５２に吐出面の高さ分布を計測させ、吐出面の傾き（チルト）を取得する。本実施形態の場合、吐出面の傾きの計測は、インプリント処理ごとに行われうるが、それに限られず、例えば、１日１回、数時間に１回、基板をＮ枚処理するごとに１回など、予め定められた時間間隔で行われてもよい。また、Ｓ１２では、制御部６０は、基板Ｗが第１計測部５１の下方に配置されるように基板ステージ２０を移動させるとともに、第１計測部５１に基板表面の高さを計測させ、基板Ｗの傾き（チルト）を取得する。これらＳ１１～Ｓ１２の工程により、制御部６０は、吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きを求めることができる。

Ｓ１３では、Ｓ１１～Ｓ１２で求められた吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きに基づいて、基板Ｗの対象ショット領域に対してインプリント材を供給する際の吐出部４０と基板Ｗとの移動条件を決定する。移動条件としては、例えば、供給処理における吐出部４０と基板Ｗとの相対的な移動方向、および、供給処理における基板Ｗの回転方向（θ方向）の位置が挙げられる。なお、移動条件の決定についての説明は後述する。Ｓ１４では、制御部６０は、Ｓ１３で決定した移動条件に基づいて吐出部４０と基板Ｗとを相対的に移動させながら吐出部４０にインプリント材を吐出させることにより、基板Ｗの対象ショット領域上にインプリント材を供給する（供給処理）。

Ｓ１５では、制御部６０は、モールドＭ（パターン領域）の下方に対象ショット領域が配置されるように基板Ｗを移動させる。そして、モールドＭと基板Ｗとの間隔を狭めるようにインプリントヘッド１０を制御して、モールドＭと基板上のインプリント材とを接触させる。Ｓ１６では、制御部６０は、モールドＭのパターン凹部にインプリント材が十分に充填されたら、インプリント材に光を照射するように硬化部３０を制御して、当該インプリント材を硬化させる。Ｓ１７では、制御部６０は、モールドＭと基板Ｗとの間隔を広げるようにインプリントヘッド１０を制御して、硬化したインプリント材からモールドＭを剥離する。Ｓ１８では、制御部６０は、次にインプリント処理を行うべきショット領域（次のショット領域）が基板上にあるか否かを判断する。次のショット領域がある場合にはＳ１４に進み、次のショット領域がない場合には終了する。

ここで、Ｓ１５における基板Ｗの移動について補足する。インプリント材が供給された対象ショット領域をモールドＭ（パターン領域）の下方に配置する際には、モールドＭのパターン領域と対象ショット領域（インプリント材の供給領域）との回転方向（θ方向）の位置が合うように基板Ｗの移動（位置合わせ）を行う。モールドＭのパターン領域および基板Ｗの対象ショット領域はそれぞれ、例えば矩形領域でありうる。この回転方向の位置合わせは、基板ステージ２０により基板Ｗの回転位置を調整することで行う形態を想定しているが、インプリントヘッド１０によりモールドＭを回転させて調整しても良い。

本発明を適用すると、基板Ｗに供給されるインプリント材の配列は平行四辺形状から矩形形状に補正される。Ｓ１３の移動条件として、基板Ｗの回転方向（θ方向）の位置を条件に用いない場合、供給されたインプリント材の配列の回転位置は本来想定していた基板Ｗの回転位置に対して、供給処理で回転させなかった分だけ回転した状態で基板上に供給される。したがって、この場合、Ｓ１５において、基板上に供給されたインプリント材の配列の回転量を相殺する方向に基板ステージ２０により基板Ｗを回転させることで、モールドＭのパターン領域とインプリント材の配列との回転位置を合わせることができる。このケースは、例えば、基板上に供給目標位置となる下地（レイヤ）が無い１ｓｔレイヤ基板に対して有効である。もしくは、下地（レイヤ）が有る２ｎｄレイヤ基板に対しても、基板を基板ステージに搭載する際に、インプリント材の供給時に回転して供給される分を予め回転させて搭載すれば、Ｓ１３の移動条件として回転位置を含める必要はない。

［移動条件の決定方法］
次に、Ｓ１３における移動条件の決定方法について、図７～図８を参照しながら説明する。図７は、理想状態での供給処理における吐出部４０と基板Ｗとの移動方向を示す図である。また、図８は、吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きに誤差が生じた状態（変化状態）での供給処理における吐出部４０と基板Ｗとの移動方向を示す図である。図８（ａ）は、１回目の供給処理を示しており、図８（ｂ）は、２回目の供給処理を示している。図７～図８では、供給処理における基板Ｗ（基板ステージ２０）と吐出部４０との位置関係を上方（＋Ｚ方向）から見た図が示されており、モールドＭの位置も破線によって示されている。

上述したように、理想状態（図７）では、複数の吐出口４１から吐出されるインプリント材の滞空時間が同じになる。そのため、制御部６０は、供給処理における基板の移動方向（矢印Ａ）を、複数の吐出口４１の配列方向（±Ｙ方向）と垂直な基準方向（－Ｘ方向）に決定する。このように決定された移動方向に従って吐出部４０を基板Ｗとを相対的に移動させながら供給処理を行うことにより、インプリント材の目標供給位置（基板上に規定された破線の交点）に従ってインプリント材（液滴）を基板上に配列することができる。

一方、変化状態（図８）では、複数の吐出口４１から吐出されるインプリント材の滞空時間が互いに異なる。そのため、制御部６０は、計測部５０で計測された吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きに基づいて、複数の吐出口４１から吐出されるインプリント材の基板上での配列誤差が低減されるように、供給処理における基板の移動方向（矢印Ｂ）を決定する。例えば、制御部６０は、計測部５０で計測された相対傾きに基づいて、基準方向に基板Ｗを移動させながら複数の吐出口４１からインプリント材を吐出させたときの基板上でのインプリント材の配列を推定する。そして、推定したインプリント材の配列（推定配列）と基板上でのインプリント材の目標配列との差によって規定される配列誤差が低減されるように、供給処理における基板Ｗの移動方向（矢印Ｂ）を決定する。具体的には、制御部６０は、推定配列の方向と目標配列の方向との角度差θを求め、基準方向（Ｘ方向）に対して角度差θだけ回転させた方向を、供給処理における基板の移動方向（矢印Ｂ）として決定する。

ここで、制御部６０は、１回目の供給処理（図８（ａ））と２回目の供給処理（図８（ｂ））とのそれぞれについて基板Ｗの移動方向を決定しうる。２回目の供給処理では、１回目の供給処理に対し、角度差θの符号を反転させた値が用いられる。具体的には、制御部６０は、１回目の供給処理での基板Ｗの移動方向を、基準方向に対して角度差θだけ回転させた方向に決定した場合、２回目の供給処理での基板Ｗの移動方向を、基準方向に対して角度差（－θ）だけ回転させた方向に決定する。

また、上記のように、基準方向に対して角度差θだけ回転させた方向を移動方向として決定した場合、その移動方向に合わせて、基板の回転方向（θ方向）の位置も調整（変更）することが好ましい。例えば、制御部６０は、図８に示すように、格子グリッドによって基板上に規定されるインプリント材の目標供給位置を示す情報（基板上に規定された破線の交点）に基づいて、基板Ｗの回転方向の位置を調整する。つまり、制御部６０は、当該情報に基づいて、変更後の移動方向で基板Ｗを移動させたときに目標供給位置にインプリント材が供給されるように、基板Ｗの回転方向の位置を決定する。本実施形態の場合、制御部６０は、理想状態に対して基板Ｗを回転方向に角度差θだけ変更した位置を、変化状態における基板Ｗの回転方向の位置として決定する。

次に、角度差θの算出方法について、図９を参照しながら説明する。図９は、角度差θの算出方法を説明するための図である。図９（ａ）は、＋Ｘ方向から吐出部４０を見たときの模式図を示し、図９（ｂ）は、＋Ｚ方向から基板Ｗを見たときの模式図である。制御部６０は、吐出部４０の吐出口アレイに含まれる複数の吐出口４１のうち、少なくとも２つの吐出口４１を用いて角度差θを算出することができる。角度差θの算出に用いられる２つの吐出口４１は、可能な限りＹ方向に離間していることが好ましく、例えば、吐出口アレイの両端に位置する吐出口４１が選択されるとよい。

図９（ａ）に示すように、吐出口４１と基板Ｗとの距離が設計値Ｈ０より小さい値（距離Ｈ１）を有する吐出口４１ａでは、基板上へのインプリント材Ｒ１の供給位置が、目標配列（目標供給位置）に対してＸ１だけ基板Ｗの移動方向の前方にずれる。また、吐出口４１と基板Ｗとの距離が設計値Ｈ０より大きい値（距離Ｈ２）を有する吐出口４１ｂでは、基板上へのインプリント材Ｒ２の供給位置が、目標配列（目標供給位置）に対してＸ２だけ基板Ｗの移動方向の後方にずれる。このような供給位置のずれ量Ｘ１、Ｘ２は、式（１）～（２）によってそれぞれ求めることができるため、図９（ｂ）に示すように、インプリント材の推定配列と目標配列との角度差θを、当該すれ量Ｘ１、Ｘ２に基づいて式（３）により求めることができる。式（１）～（３）において、「Ｖｄ」は、各吐出口４１からのインプリント材の吐出速度を示し、「Ｖｓ」は、供給処理に用いる基板Ｗの移動速度を示し、「Ｙ」は、距離Ｈ１を有する吐出口４１ａと距離Ｈ２を有する吐出口４１ｂとのＹ方向の間隔を示している。なお、「Ｖｓ」としては、基板Ｗの移動速度の代わりに、吐出部４０と基板Ｗとの相対的な移動速度を用いることができる。
Ｘ１＝（Ｈ０／Ｖｄ－Ｈ１／Ｖｄ）×Ｖｓ ・・・（１）
Ｘ２＝（Ｈ０／Ｖｄ－Ｈ２／Ｖｄ）×Ｖｓ ・・・（２）
θ＝ａｒｃｔａｎ（（｜Ｘ１｜＋｜Ｘ２｜）／Ｙ） ・・・（３）

上述したように、本実施形態のインプリント装置１００は、計測部５０で計測された吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きに応じて、供給処理における基板Ｗの移動方向を変更する。これにより、吐出部４０と基板Ｗとの相対傾きに起因して生じる基板上でのインプリント材の配列誤差を低減し、基板上にインプリント材を精度よく供給することができる。

ここで、本実施形態では、吐出部４０と基板Ｗとの相対傾き、および、供給処理における基板Ｗの移動方向の変更によって、基板上に供給されたインプリント材（液滴）の配列ピッチが設計値に対してずれることが懸念される。しかしながら、実際には、吐出部４０と基板Ｗとが傾くことによる配列ピッチの拡大と、基板の移動方向の変更による配列ピッチの縮小とが補償（相殺）し合うため、設計値に対する配列ピッチのずれが生じにくい。以下に、この効果について具体的な数値を用いて説明する。

例えば、図９に示す例において、吐出面の傾きＹを１０００μｒａｄ、最も離間した２つの吐出口４１ａ、４１ｂのＹ方向の間隔Ｙを４０ｍｍ、吐出口４１と基板Ｗとの距離の設計値Ｈ０を３００μｍとする。この場合、吐出口４１ａと基板Ｗとの距離Ｈ１は２８０μｍ、吐出口４１ｂと基板Ｗとの距離Ｈ２は３２０μｍとなる。また、インプリント材の吐出速度Ｖｄを３０００ｍｍ／ｓｅｃ、基板Ｗの移動速度Ｖｓを１０００ｍｍ／ｓｅｃとすると、ずれ量Ｘ１、Ｘ２、および角度差θを、上記の式（１）～（３）を用いて以下のように算出することができる。即ち、インプリント材の供給位置のずれ量Ｘ１、Ｘ２は約７μｍ、および、それらの供給位置のずれ量を補正するための角度差θは約３００μｒａｄとなる。
Ｘ１＝（３００μｍ－２８０μｍ）÷３００ｍｍ／ｓ×１０００ｍｍ／ｓ
＝６．６６７μｍ
Ｘ２＝（３００μｍ－３２０μｍ）÷３００ｍｍ／ｓ×１０００ｍｍ／ｓ
＝－６．６６７μｍ
θ＝ａｒｃｔａｎ（（｜６．６６７μｍ｜＋｜－６．６６７μｍ｜）÷４０ｍｍ）
＝３３３．３３３μｒａｄ

次に、図１０～図１１を用いて、吐出部４０に設けられた複数の吐出口４１の間隔（以下、吐出間隔と呼ぶことがある）と、基板上へのインプリント材（液滴）の供給位置の間隔（以下、供給間隔と呼ぶことがある）との関係について説明する。吐出部４０の吐出面と基板表面とが平行である理想状態では、吐出間隔Ｎintrと基板上へのインプリント材の供給間隔Ｄintrとは等しくなる。それに対し、吐出部４０と基板Ｗとが相対的に傾いた場合、図１０に示すように、基板上へのインプリント材の供給間隔Ｄintrは、吐出間隔Ｎintrに対して拡大される傾向となる。例えば、吐出間隔Ｎintrを７０μｍ、基板表面に対する吐出部（吐出面）の傾き角（ＴｉｌｔＹ）を１０００μｒａｄとすると、基板上へのインプリント材の供給間隔Ｄintrは、以下のように算出される。即ち、吐出部４０と基板Ｗとが１０００μｒａｄだけ相対的に傾くと、基板上へのインプリント材の供給間隔Ｄintrは、吐出間隔Ｎintrに対して０．００００３５μｍだけ拡大される。
Ｄintr＝７０μｍ÷ｃｏｓ（１０００μｒａｄ）
＝７０．００００３５μｍ

一方、基板Ｗの移動方向を変更した場合、図１１に示すように、基板上へのインプリント材の供給間隔Ｄintrは、吐出間隔Ｎintrに対して縮小される傾向となる。例えば、吐出間隔Ｎintrを７０μｍ、基準方向に対して基板Ｗの移動方向を変更した角度（角度差）θを３３３μｒａｄとすると、基板上へのインプリント材の供給間隔Ｄintrは、以下のように算出される。即ち、基準方向に対して基板Ｗの移動方向を３３３μｒａｄだけ変更すると、基板上へのインプリント材の供給間隔Ｄintrは、吐出間隔Ｎintrに対して０．０００００４μｍだけ縮小される。
Ｄintr＝７０μｍ×ｃｏｓ（３３３μｒａｄ）
＝６９．９９９９９６μｍ

ここで、実際に基板上に供給されるインプリント材（液滴）の間隔は、図１０に示した供給間隔Ｄintrと図１１に示した供給間隔Ｄintrとの平均となるため、実際の基板Ｗへのインプリント材の供給間隔Ｄintr’は、以下のように算出される。つまり、本実施形態の方法では、図１０に示した供給間隔Ｄintrと図１１に示した供給間隔Ｄintrとが補償し合うため、設計値に対する配列ピッチのずれ量を０．００００１５５μｍと十分に小さくすることができる。
Ｄintr’＝（７０．００００３５μｍ＋６９．９９９９９６μｍ）÷２
＝７０．００００１１５μｍ

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、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。本実施形態の物品の製造方法は、基板に供給（塗布）されたインプリント材に上記のインプリント装置（インプリント方法）を用いてパターンを形成する工程と、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。

インプリント装置を用いて成形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、物品の具体的な製造方法について説明する。図１２（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウェハ等の基板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１２（ｂ）に示すように、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１２（ｃ）に示すように、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を通して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１２（ｄ）に示すように、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、型の凸部が硬化物の凹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１２（ｅ）に示すように、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１２（ｆ）に示すように、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。

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。

１０：インプリントヘッド、２０：基板ステージ、３０：硬化部、４０：吐出部、４１：吐出口、５０：計測部、６０：制御部、１００：インプリント装置

Claims (13)

1. モールドを用い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であって、
   インプリント材を吐出する複数の吐出口が配列された吐出部と、
   前記吐出部と前記基板との相対傾きを計測する計測部と、
   前記吐出部と前記基板とを相対的に移動させながら前記吐出部にインプリント材を吐出させる処理を制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、前記複数の吐出口から吐出されたインプリント材の前記基板上での配列誤差が低減されるように、前記計測部で計測された前記相対傾きに基づいて、当該相対傾きが生じている状態で前記複数の吐出口からインプリント材を吐出したときに推定される前記基板上でのインプリント材の配列を推定配列として求め、前記推定配列に基づいて、前記処理における前記吐出部と前記基板との相対的な移動方向を決定する、ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記推定配列と目標配列との差によって規定される前記配列誤差が低減されるように前記移動方向を決定する、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. 前記制御部は、前記計測部で計測された前記相対傾きと、前記処理に用いられる前記吐出部と前記基板との相対的な移動速度とに基づいて、前記推定配列を求める、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. 前記制御部は、前記計測部で計測された前記相対傾きに基づいて、前記複数の吐出口のうち少なくとも２つの吐出口の各々と前記基板との距離の差を求め、当該差と前記移動速度とに基づいて前記推定配列を求める、ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
5. 前記制御部は、前記基板上へのインプリント材の目標供給位置を示す情報に基づいて、変更後の前記移動方向で前記吐出部と前記基板とを相対的に移動させたときに前記目標供給位置にインプリント材が供給されるように、前記処理における前記基板の回転を調整する、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. 前記計測部は、インプリント材の吐出方向を規定可能な前記吐出部の基準面と前記基板の面との相対的な姿勢を、前記吐出部と前記基板との相対傾きとして計測する、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. 前記基準面は、前記複数の吐出口が設けられた前記吐出部の面を含む、ことを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
8. 前記処理は、前記基板における１つのショット領域にインプリント材を供給するために前記吐出部にインプリント材を吐出させる第１処理および第２処理を含み、
   前記第１処理と前記第２処理とでは、前記吐出部にインプリント材を吐出させる際に前記吐出部と前記基板とを相対的に移動させる方向が互いに異なり、
   前記制御部は、前記第１処理および前記第２処理の各々について前記移動方向を決定する、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. モールドを用い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であって、
   インプリント材を吐出する複数の吐出口が配列された吐出部と、
   前記吐出部と前記基板との相対傾きの誤差を計測する計測部と、
   前記吐出部と前記基板とを相対的に移動させながら前記吐出部にインプリント材を吐出させる処理を制御する制御部と、
   を含み、
   前記相対傾きの誤差は、前記吐出部の吐出口と前記基板との距離が前記複数の吐出口で互いに異なる状態を生じさせ、
   前記制御部は、前記複数の吐出口から吐出されたインプリント材の前記基板上での配列誤差が低減されるように、前記計測部で計測された前記相対傾きの誤差に応じて、前記処理における前記吐出部と前記基板との相対的な移動方向を変更する、ことを特徴とするインプリント装置。
10. 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を用いて基板上にパターンを形成する形成工程と、
    前記形成工程でパターンが形成された基板を加工する加工工程と、を含み、
    前記加工工程で加工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。
11. 成形装置であって、
    基板上に硬化性組成物を吐出する複数の吐出口が配列された吐出部と、
    前記吐出部と前記基板との相対傾きを計測する計測部と、
    前記吐出部と前記基板とを相対的に移動させながら前記吐出部に硬化性組成物を吐出させる処理を制御する制御部と、
    を含み、
    前記制御部は、前記複数の吐出口から吐出された硬化性組成物の前記基板上での配列誤差が低減されるように、前記計測部で計測された前記相対傾きに基づいて、当該相対傾きが生じている状態で前記複数の吐出口から硬化性組成物を吐出したときに推定される前記基板上での硬化性組成物の配列を推定配列として求め、前記推定配列に基づいて、前記処理における前記吐出部と前記基板との相対的な移動方向を決定する、ことを特徴とする成形装置。
12. 成形装置であって、
    基板上に硬化性組成物を吐出する複数の吐出口が配列された吐出部と、
    前記吐出部と前記基板との相対傾きの誤差を計測する計測部と、
    前記吐出部と前記基板とを相対的に移動させながら前記吐出部に硬化性組成物を吐出させる処理を制御する制御部と、
    を含み、
    前記相対傾きの誤差は、前記吐出部の吐出口と前記基板との距離が前記複数の吐出口で互いに異なる状態を生じさせ、
    前記制御部は、前記制御部は、前記複数の吐出口から吐出された硬化性組成物の前記基板上での配列誤差が低減されるように、前記計測部で計測された前記相対傾きの誤差に応じて、前記処理における前記吐出部と前記基板との相対的な移動方向を変更する、ことを特徴とする成形装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の成形装置を用いて基板上に硬化物を形成する形成工程と、
    前記形成工程で硬化物が形成された基板を加工する加工工程と、を含み、
    前記加工工程で加工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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