JP7341769B2 - 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製造方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの物品を製造する方法として、型（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方法が知られている。インプリント方法は、基板上にインプリント材を供給し、供給されたインプリント材とモールドを接触させる（押印）。そして、インプリント材とモールドを接触させた状態でインプリント材を硬化させた後、硬化したインプリント材からモールドを引き離す（離型）ことにより、基板上にインプリント材のパターンが形成される。

このようなインプリント方法では、モールドとインプリント材とを接触させたときにモールドのパターンに気泡が残存していると、インプリント材に形成されたパターンに欠損が生じうる。一方で、気泡が残存しないようにするために、モールドとインプリント材を接触させる際に時間を長くするとインプリント装置の生産性が低下してしまう。そのため、パターンの欠損の発生を抑え、生産性を低下させずにモールドとインプリント材を接触させる制御が求められる。

特許文献１には、押印時においてモールドに所定の力を加えるために、モールドと基板の高さプロファイルを制御することにより、モールドと基板の重合可能材料を接触させる方法が開示されている。特許文献２には、押印時においてモールドと基板の相対的な傾きを補正する際に、モーメントが許容範囲に収まるようにモールドと基板の相対傾きを変動させて接触させる方法が開示されている。

特表２０１１－５１２０１９号公報 特開２０１７－１９９７３０号公報

基板に形成された複数のショット領域は場所によってその最適な押印制御のためのパラメータが異なる。そのため、複数のショット領域の全てに対して同じプロファイルによる制御方法は用いることはできない。

本発明は基板上の互いに異なる複数のショット領域ごとに適した押印制御のパラメータを設定することができるインプリント装置を提供することを目的とする。

本発明のインプリント装置は、型を用いて基板上の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、前記型を移動させるアクチュエータを備えるインプリントヘッドと、前記アクチュエータで発生した力を検出する力センサと、前記型の位置を計測する位置センサと、前記インプリントヘッドの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記力センサが検出した前記アクチュエータで発生した力に基づき前記型の移動を制御するための力押印プロファイル、または前記位置センサが計測した位置情報に基づき前記型の移動を制御するための位置押印プロファイルにより前記インプリントヘッドを制御し、前記基板上の前記インプリント材と前記型とを接触させる際に使用される前記力押印プロファイルまたは前記位置押印プロファイルのいずれかが、選択的に使用されることを特徴とする。

本発明によれば、基板上の互いに異なる複数のショット領域ごとに適した押印制御のパラメータを設定することができるインプリント装置を提供することができる。

第１実施形態のインプリント装置を示す概略図である。 インプリント装置のインプリントヘッドを示す図である。 第１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。 第１実施形態の位置押印プロファイルと力押印プロファイルを生成するフローを示す図である。 第１実施形態の位置押印プロファイルを示した図である。 第１実施形態の力押印プロファイルを示した図である。 第１実施形態の押印プロファイルを生成するフローを示す図である。 予め設定された押印プロファイルを示した図である。 第２実施形態の位置押印プロファイルと力押印プロファイルを生成するフローを示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、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。

（第１実施形態）
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実施形態におけるインプリント装置１００の構成を示す概略図である。図１を用いてインプリント装置１００の構成について説明する。ここでは、基板２が配置される面をＸＹ面、それに直交する方向（インプリント装置１００の高さ方向）をＺ方向として、図１に示したように各軸を決める。

インプリント装置１００は、基板上に供給されたインプリント材とモールド（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、モールド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。インプリント装置１００は、半導体デバイスなどの製造に使用され、パターンが形成されたパターン領域１ａを有するモールド１を用いて、基板２のショット領域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処理を行う。例えば、インプリント装置１００は、パターンが形成されたモールド１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する。そして、インプリント装置１００は、モールド１と基板２との間隔を広げ、硬化したインプリント材からモールド１を剥離（離型）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ことができる。

インプリント材を硬化する方法には、熱を用いる熱サイクル法と光を用いる光硬化法とがあり、本実施形態では、光硬化法を採用した例について説明する。光硬化法とは、インプリント材として未硬化の紫外線硬化樹脂を基板上に供給し、モールド１とインプリント材とを接触させた状態でインプリント材に光（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方法である。

インプリント材には、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、スピンコーターやスリットコーター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。

（インプリント装置について）
次に、第１実施形態のインプリント装置１００の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態のインプリント装置１００を示す概略図である。インプリント装置１００は、基板ステージ３と、インプリントヘッド４と、変形部５と、照射部６と、供給部７と、撮像部８と、第１計測部９と、第２計測部１０と、制御部１１とを含みうる。更に、インプリント装置１００は、インプリントヘッド４を保持するためのブリッジ定盤、基板ステージ３を保持するためのベース定盤なども有する。

制御部１１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、インプリント処理を制御する（インプリント装置１００の各部を制御する）。制御部１１は、インプリント装置１００内に設けてもよいし、インプリント装置１００とは別の場所に設置し遠隔で制御しても良い。インプリント処理には、例えば、変形部５によってモールド１のパターン領域１ａを変形させてモールド１と基板上のインプリント材との接触を開始させ、モールド１とインプリント材との接触領域を徐々に拡げる処理（接触工程）を含みうる。

基板ステージ３（基板保持部）は、例えば基板チャック３ａと基板駆動部３ｂとを含み、基板２を保持して移動可能に構成される。基板チャック３ａは、例えば真空吸着力や静電力などにより基板２を保持する。基板駆動部３ｂは、基板チャック３ａを機械的に保持するとともに、基板チャック３ａ（基板２）をＸＹ方向に駆動する。また、基板駆動部３ｂは、基板２のＺ方向の位置や、基板２のＸＹ面に対する傾き・ＸＹ面の回転を変更することができるように構成されてもよい。ここで、基板２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。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、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の密着層を設けてもよい。

インプリントヘッド４（モールド保持部）は、例えばモールドチャック４ａとモールド駆動部４ｂとを含み、モールド１を保持して移動可能に構成される。モールドチャック４ａは、例えば真空吸着力や静電力などによりモールド１を保持する。モールド駆動部４ｂは、モールドチャック４ａ（モールド１）のＺ方向の位置やＸＹ面に対する傾きを変更可能に構成される。また、モールド駆動部４ｂは、モールド１のＸＹ方向の位置を調整することができるように構成されてもよい。

本実施形態では、インプリントヘッド４を駆動することによって、モールド１と基板２上のインプリント材とを接触させているが、それに限られるものではない。例えば、基板ステージ３をＺ方向に駆動させてもよいし、インプリントヘッド４および基板ステージ３の双方を同時または順次駆動させてもよい。

インプリントヘッド４により保持されるモールド１は、通常、石英など紫外線を透過することが可能な材料で作製されており、基板側の面（パターン面）には、デバイスパターンとして基板２に転写すべき凹凸パターンが形成されたパターン領域１ａを有する。モールド１は、テンプレートまたは原版とも呼ばれうる。モールド１は、外形が矩形であり、パターン領域１ａには、アライメントマークとして機能するモールド側マークが形成されている。パターン領域１ａは、例えば数十μｍ程度の段差で構成されたメサ形状を有しており、パターン領域１ａのサイズは、基板上に転写すべきデバイスパターンにより異なるが、３３ｍｍ×２６ｍｍが一般的である。また、モールド１には、パターン領域１ａを変形しやすくするため、パターン領域１ａとその周辺の厚みが薄くなるように、パターン面と反対側の面にキャビティ１ｂ（凹部）が形成される。このキャビティ１ｂは、インプリントヘッド４（モールドチャック４ａ）によってモールド１が保持されることで、略密封された空間となる。キャビティ１ｂは、配管５ａを介して変形部５に接続されている。

図２は、インプリントヘッド４（モールド駆動部４ｂ）をＺ方向から見た図である。図２を参照して、モールド駆動部４ｂの構成について説明する。モールド駆動部４ｂは、例えば、図２に示すように配置された複数のアクチュエータＺ１～Ｚ３を含んでいる。ここでは、モールド駆動部４ｂとして第１アクチュエータＺ１、第２アクチュエータＺ２、第３アクチュエータＺ３の３つのアクチュエータが設けられている。複数のアクチュエータの各々を制御することにより、モールド１と基板２との相対位置（Ｚ方向）や相対傾き（θＸ方向、θＹ方向）を変更することができる。また、アクチュエータＺ１～Ｚ３のそれぞれには、位置センサ４ｂ１および力センサ４ｂ２が設けられうる。位置センサ４ｂ１は、アクチュエータＺ１～Ｚ３のそれぞれにおける変位量や、複数のアクチュエータＺ１～Ｚ３によりモールド１を変位させた量を検出する。力センサ４ｂ２は、各アクチュエータＺ１～Ｚ３で発生した力や、複数のアクチュエータによりモールド１を基板２上のインプリント材に押し付ける力を検出する。

変形部５は、インプリントヘッド４によって保持されたモールド１のキャビティ１ｂの内部の圧力を変更することにより、モールド１のパターン領域１ａを基板２に対して凸形状や凹形状に変えることができる。例えば、モールド１と基板２とを近づけてモールド１と基板上のインプリント材を接触させる際には、変形部５は、配管５ａを介してキャビティ１ｂの内部に圧縮空気を供給することにより、キャビティ１ｂの内部の圧力をその外部の圧力よりも高くする。これにより、変形部５は、モールド１のパターン領域１ａを基板２に向かって突出した凸形状に変形させることができ、接触工程においてモールド１とインプリント材との接触領域を徐々に拡げることができる。このようにモールド１とインプリント材を接触させることにより、インプリント材に接触したパターン領域１ａ（凹凸パターン）の凹部に気泡が残存することを低減することができる。そのため、インプリント処理によってインプリント材に形成されたパターンに欠損が生じることを低減することができる。

照射部６は、基板２上のインプリント材を硬化させる工程において、インプリント材を硬化させる光（紫外線）を基板２に照射する。本実施形態では、照射部６から射出された光が、ビームスプリッタ１２（バンドフィルタ）で反射され、リレー光学系１３およびモールド１を介して基板２に照射される。

供給部７（ディスペンサ）は、基板２上にインプリント材を供給（塗布）する。本実施形態のインプリント装置１００では、紫外線の照射によって硬化する性質を有する紫外線硬化樹脂がインプリント材として用いられうる。供給部７は、インプリント装置１００の外部に設けられていてもよく、事前にインプリント材が供給された基板２をインプリント装置に搬入してもよい。

撮像部８は、ビームスプリッタ１２およびリレー光学系１３を介してモールド１のパターン領域１ａを撮像する。例えば、撮像部８は、モールド１と基板２上のインプリント材が接触する接触工程において、モールド１のパターン領域１ａと基板２（ショット領域）上のインプリント材との接触領域を拡げている間の複数のタイミングの各々でパターン領域１ａを撮像する。このように撮像部８により得られた各画像には、モールド１と基板２との間隔によって生じる干渉縞が形成される。そのため、撮像部８により得られた各画像に基づいて、パターン領域１ａとインプリント材との接触領域の拡がり方を観察することができる。また、モールド１と基板２（ショット領域）に形成されたアライメントマークを検出するために、アライメントスコープ（検出系）を備えていてもよい。

図１に示した本実施形態のインプリント装置１００は、ビームスプリッタ１２により撮像部８からの光を透過し、照射部６からの光を反射する構成になっているが、この配置に限らず、照射部６と撮像部８が入れ替わってもよい。

第１計測部９は、パターン領域１ａ（モールド１）上の複数個所の高さを計測する。第１計測部９は、例えば、モールド１に光を照射し、光が照射されたパターン領域１ａ上の照射領域からの反射光を検出することによって当該照射領域の高さ（第１計測部９とパターン領域１ａとの距離）を計測するレーザ干渉計を含みうる。第１計測部９は、基板ステージ３に搭載され、基板ステージ３とともにＸＹ方向に移動することにより、照射領域をモールド１上で走査させてパターン領域１ａ上の複数個所の高さを計測することができる。これにより、パターン領域１ａの形状および傾きを求めることができる。また、第１計測部９は、基板ステージ３とは別のステージに設けられていてもよく、基板ステージ３とは別にＸＹ方向に移動することによりパターン領域１ａ上の高さを計測してもよい。

第２計測部１０は、基板２上の複数個所の高さを計測する。第２計測部１０は、例えば、基板２に光を照射し、光が照射された基板上の照射領域からの反射光を検出することによって当該照射領域の高さ（第２計測部１０と基板２との距離）を計測するレーザ干渉計を含みうる。第２計測部１０は、基板２が基板ステージ３によりＸＹ方向に移動することにより、照射領域を基板２上で走査させて基板２上の複数個所の高さを計測することができる。これにより、基板２の形状および傾きを求めることができる。

（インプリント処理について）
次に、第１実施形態のインプリント装置１００におけるインプリント処理について、図３を参照しながら説明する。図３は、インプリント処理のフローを示すフローチャートである。以下に示すインプリント処理の各工程は、制御部１１によって行われうる。

工程Ｓ１０で、制御部１１は、基板２のショット領域が供給部７の下に配置されるように基板ステージ３を制御する。そして、基板２に形成された複数のショット領域のうちインプリント処理を行う対象のショット領域（対象ショット領域）にインプリント材が供給されるように供給部７を制御する。対象ショット領域にインプリント材が供給された後、制御部１１は、対象ショット領域がモールド１（パターン領域１ａ）の下に配置されるように基板ステージ３を制御する。

工程Ｓ１１で、制御部１１は、モールド１のパターン領域１ａが基板２に向かって突出した凸形状に変形するように変形部５を制御する。

工程Ｓ１２で、制御部１１は、後述で説明するモールド１と基板２との目標相対傾きになるように、モールド１と基板２との相対傾きを調整する。具体的には、モールド１の傾きをインプリントヘッド４のモールド駆動部４ｂのアクチュエータの駆動によって変更することによって、モールド１と基板２の相対傾きを調整する。工程Ｓ１２は、工程Ｓ１１の前に行われてもよいし、モールド１と基板２の相対傾きの調整が必要なければ、省略してもよい。

工程Ｓ１３で、制御部１１は、変形部５によりパターン領域１ａを変形させた状態で、モールド１と基板２とが近づくようにインプリントヘッド４を制御し、モールド１と基板２上のインプリント材とを接触させる（接触工程）。例えば、制御部１１は、変形部５によりパターン領域１ａを変形させた状態でモールド１とインプリント材との接触を開始させ、モールド１とインプリント材との接触領域を徐々に拡げる。

このとき、制御部１１は、力押印プロファイルと呼ばれる時間に対する力の指令値（インプリントヘッド４の上下駆動に与える電流値）に基づいてモールド１とインプリント材との接触を制御する。制御部１１は、力押印プロファイルに基づく接触工程の制御が開始した後、モールド１とインプリント材との接触領域が拡がるにつれてキャビティ１ｂの内部の圧力が徐々に小さくなるように変形部５を制御する。これにより、パターン領域１ａの全体がインプリント材に接触したときのパターン領域１ａの形状を平面形状にすることができる。また、制御部１１は、モールド１とインプリント材との接触領域が拡がるにつれて、パターン領域１ａと基板２の面とが平行になるように、インプリントヘッド４を制御して、モールド１と基板２との相対傾きを制御してもよい。

工程Ｓ１４で、制御部１１は、モールド１のパターン領域１ａとインプリント材とが接触している状態で、インプリント材に光を照射するように照射部６を制御することで、インプリント材を硬化させる。

工程Ｓ１５で、制御部１１は、硬化したインプリント材からモールド１が離れる（離型工程）ようにインプリントヘッド４を制御し、モールド１と基板２の間隔を広げる。離型工程は、インプリントヘッド４を移動させる代わりに基板ステージ３を制御してもよいし、基板ステージ３およびインプリントヘッド４を制御することによってモールド１と基板２の間隔を広げてもよい。この離型工程により、対象ショット領域上に、パターン領域１ａに形成されたパターンに倣った３次元形状のインプリント材のパターンを形成することができる。

工程Ｓ１６で、制御部１１は、基板上に引き続きモールド１のパターンを転写するショット領域（次のショット領域）があるか否かの判断を行う。次のショット領域がある場合（工程Ｓ１６でＹＥＳの場合）にはＳ１０に戻り、次のショット領域がない場合（工程Ｓ１６でＮＯの場合）には終了する。このように、図３に示したインプリント処理により、基板２に形成された複数のショット領域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、図３に示したインプリント処理を基板ごとに実行することにより、複数の基板にインプリント材のパターンを形成することができる。

（力制御と高さ制御について）
インプリント装置１００では、一般に、モールド１と基板上のインプリント材とを接触させる際には、制御部１１によりインプリントヘッド４による力制御が行なわれる。しかしながら、制御部１１によるインプリントヘッド４の力制御には、インプリント装置１００の機差やドリフトまたは温度変化などのために影響を受ける恐れがある。そのため、インプリントヘッド４を力制御する際に通常使用される力押印プロファイルを用いてインプリント処理を行うと、実際のモールド１と基板２に与える押印力の違いで、パターンの形成結果に影響を与える恐れがある。例えば、パターン領域１ａへのインプリント材の充填性や、パターン領域１ａからのインプリント材のはみ出し、更にオーバーレイの性能低下が起こりうる。

一方で、モールド１と基板上のインプリント材とを接触させる際の制御方法には、高さ制御も用いることも可能である。高さ制御は、インプリントヘッド４に設けられた位置センサ４ｂ１の検出結果に基づき、モールド１が任意の高さになるように制御するものである。インプリント処理の接触工程を高さ制御により行う場合、モールド１と基板２（インプリント材）の距離や形状が一定もしくは既知である必要がある。

しかしながら、モールド１と基板２の距離がある程度わかっていれば、接触工程において、モールド１とインプリント材が接触する手前までモールドと基板を接近させて、接触させた後に力制御を行うことができる。そのため、モールド１と基板２の正確な距離や形状を計測する必要がなく安定してインプリント処理を繰り返す事ができる。インプリント装置１００には、高さや形状が１枚ごとに異なる基板２が搬送されることがある。そのため、複数の基板２を１枚ごとに高さや形状を計測するには、多くの計測点もしくは領域を計測する必要がありインプリント処理を行う前に多くの時間を費やすことになり、生産性（スループット）が低下する恐れがある。

（本発明の制御方法）
そこで、本発明の制御方法について説明する。図４は、本実施形態のインプリント装置１００の接触工程で用いられる力押印プロファイルを生成する工程を示したフローチャートである。以下に示す各工程は、制御部１１によって行われうる。

工程Ｓ２０で、モールド１のキャビティ１ｂを加圧していない状態（０状態）で第１計測部９は、パターン領域１ａの少なくとも中央部の高さを計測する。制御部１１は、第１計測部９がモールド１のパターン領域１ａの高さを計測できるように、第１計測部９をモールド１の下に配置する。

工程Ｓ２１で、更にモールド１のキャビティ１ｂの圧力をインプリント時と同じ設定にして所定の圧力を加えて、同じくパターン領域１ａの中央部あるいはその頂点を第１計測部９で高さ計測する。制御部１１は、工程Ｓ２０と同じく、第１計測部９がモールド１のパターン領域１ａの高さを計測できるように、第１計測部９をモールド１の下に配置する。

続いて、工程Ｓ２２で、基板ステージ３の基板チャック３ａ上に搬入された基板２は第２計測部１０により基板のショット領域の高さを計測する。制御部１１は、第２計測部１０が基板２のショット領域の高さを計測できるように、第２計測部１０を基板２のショット領域の上に配置する。ショット領域の高さは、ショット領域の中央部の高さを計測した結果を用いてもよいし、ショット領域内の複数個所を計測した結果を用いてもよい。

工程Ｓ２３で、上記の工程Ｓ２０、工程Ｓ２１、工程Ｓ２２で求めた高さ情報により、パターン領域１ａと基板２のショット領域上のインプリント材との接触時の目標位置を指示する押印プロファイルを生成することができる。また、キャビティ１ｂを加圧していない状態（０状態）でのパターン領域１ａの高さ目標位置を指示する押印プロファイルＺ（１）を生成することができる。

工程Ｓ２４で、工程Ｓ２３で得られた押印プロファイルを制御部１１で予め記憶されている基準位置押印プロファイルに与えることで、任意のショット領域に対して適切な高さを制御してインプリント工程を実行する。このように、設定された位置押印プロファイルに従い、所定のショット領域に対してパターンを形成することができる。

工程Ｓ２５で、工程Ｓ２４で位置押印プロファイルによりインプリント工程が実施された際に、時間ごとにどのような力の指令値でインプリントが行われたかをリアルタイムで求める。このように、最適な高さを制御する位置押印プロファイルに従ってインプリント工程を行う際の力押印プロファイルＦ（１）を生成することができる。工程Ｓ２５で求める力の指令値としては、モールド駆動部４ｂのアクチュエータの電流の指令値などを計測する。基板上のショット領域ごとに工程Ｓ２４で生成された力押印プロファイルは、制御部１１の記憶部で記憶される。

ここで、図５は図４の工程Ｓ２３で作成された位置押印プロファイルを示す図である。横軸には押印工程を開始してから、パターン領域１ａにインプリント材が充填する（硬化工程の直前）までの時間を示し、縦軸にはモールド１のパターン領域１ａの高さを示している。

また。図６は、図４の工程Ｓ２６で作成された力押印プロファイルを示す図である。横軸には押印工程を開始してから、パターン領域１ａにインプリント材が充填する（硬化工程の直前）までの時間を示し、縦軸には押印工程におけるモールド駆動部４ｂで発生する力を示している。図６に示すように、押印時の力押印プロファイルは、押印工程が開始するとモールド駆動部４ｂが力を大きくしていき（状態１）、実際にモールドと基板上のインプリント材とが接触を開始すると力は一定になる（状態２）。そして、スプレッドが完了すると充填完了までの期間（状態３）は、徐々に加える力を小さくする。

以上の説明が、第１実施形態のインプリント処理の押印工程における位置押印プロファイルと力押印プロファイルを求める基本システムフローである。この基本システムフローにより、従来の力制御による押印工程で発生していたインプリント装置１００の機差やドリフトまたは温度変化などのために生じていた影響を低減することができる。例えば、パターン領域１ａへのインプリント材の充填性や、パターン領域１ａからのインプリント材のはみ出し、更にオーバーレイなどの影響を低減することができる。これは、複数のショット毎にインプリント処理するタイミングと同じタイミングで押印プロファイルの更新を行うことができるためである。これにより、予め設定された基本位置押印プロファイルに対応する力押印プロファイルを求めることが可能になり、基板に複数形成されたショット領域毎に位置押印プロファイルまたは力押印プロファイルが選択可能になる。同様に、予め設定された基本力押印プロファイルに対応する位置押印プロファイルを求めることが可能になり、基板に複数形成されたショット領域毎に力押印プロファイルまたは位置押印プロファイルが選択可能になる。

次にもう一方の課題であるスループットに関して、実際のインプリント処理工程での実施例を図７に示すフローを用いて説明する。図７は、基板上の複数のショット領域にパターンを形成する際の押印プロファイルを生成する方法を示したフローチャートである。

インプリント処理工程が開始されると、工程Ｓ３０では、インプリント装置１００にモールド１が搬入される。そして、モールド１がインプリント装置１００に搬入されると、上述の手順でモールド１の高さ計測が行われ、モールド１の初期状態を登録する。

次に、工程Ｓ３１では、インプリント装置１００に基板２が搬入される。そして、基板２がインプリント装置１００に搬入されると、基板２に形成された複数のショット領域のレイアウト情報（位置情報）を計測して登録するための処理が実行される。通常、登録シーケンスは２ショット以上のアライメントマークを計測して位置情報を登録する。アライメントマークの位置を計測する際に、同時に対象となるショット領域の高さ計測を行い、位置情報と共に高さ情報を登録する。本実施形態では、基板に形成された複数のショット領域のうち、インプリント処理工程時の最初のショット領域（１ｓｔショット領域）での計測結果を、位置情報や高さ情報として加える事ができる。

工程Ｓ３１で基板の位置情報や高さ情報が登録されると、工程Ｓ３２で基板２は基板ステージ３によりインプリント位置（パターン領域１ａの下）に１ｓｔショット領域が位置するように移動する。

工程Ｓ３３で、予めショット領域毎に設定された押印プロファイルに従ってインプリント処理が実行される。なお、基板に形成された複数のショット領域毎に予め設定された押印プロファイルは、図８に示すようなインプリント装置のコンソール画面（表示装置）上で指定することができる。図８は、基板上のショット領域毎に指定された押印プロファイルを示す図であり、設定画面上で所定の押印プロファイルを指定することができる。ここでは、最初のショット領域（＃Ｓｈｏｔ１）では、位置押印プロファイル（Ｚ（１））に従ってインプリント処理がなされるものとする。

工程Ｓ３４では、インプリント処理がなされた押印プロファイルが位置押印プロファイルか、力押印プロファイルかを判断する。押印プロファイルによって後の工程が異なる。工程Ｓ３４で位置押印プロファイルによってインプリント処理が実行される場合、工程Ｓ３５で位置押印プロファイルによるインプリント処理と同時に対象となるショット領域の力情報を計測して力押印プロファイルを生成し、登録することができる。一方で、工程Ｓ３４で力押印プロファイルによってインプリント処理が実行される場合、工程Ｓ３６で力押印プロファイルによるインプリント処理と同時に対象となるショット領域の高さ情報を計測して位置押印プロファイルを生成し、登録することができる。

図８に示す押印プロファイルが設定されている場合は、１ｓｔショット領域に位置押印プロファイルＺ（１）が指定されている。１ｓｔショット領域に対する位置押印プロファイルＺ（１）は基本システムフローで述べた１ｓｔショット領域に適切なプロファイルに補正されて、インプリント処理が実行される。このように、工程Ｓ３４で位置押印プロファイルによる押印工程が実行されるのと同時に、工程Ｓ３５で１ｓｔショット領域の力情報を計測して力押印プロファイルＦ（１）を生成、登録することができる。

ショット領域毎に設定された押印プロファイルで押印工程が実行され、インプリント材がパターン領域１ａに充填したのち、工程Ｓ３７で、インプリント材を硬化させる。また、硬化したインプリント材からモールド１を引き離す離型工程が実行される。

工程Ｓ３８では、工程Ｓ３７でインプリント材の硬化と離型工程が完了した後、基板上のショット領域にインプリント処理がなされていないショット領域があるかを判断する。例えば、１ｓｔショット領域にインプリント処理が完了すると、工程Ｓ３２に戻り第２ショット領域（２ｎｄショット領域）にインプリント処理が実行される。２ｎｄショット領域に対して予め設定された押印プロファイルでインプリント処理が実行される。

ここでは２ｎｄショット領域に対して、力押印プロファイルＦ（１）が予め設定されているため、先の１ｓｔショット領域で生成された力押印プロファイルＦ（１）で従来のインプリントが実行される。インプリント装置には予め基準力押印プロファイルが記憶されている。この場合、２ｎｄショット領域の高さは計測されていない。そのため、基板がインプリント装置に搬入された際に、高さ計測を行い登録された基板２の高さ情報から、ショット領域の近似平面もしくは曲面によって予測された高さ情報が得られる。予測された高さ情報に基づいて、インプリントヘッド４に高さ目標の指令を出すことで、ある程度インプリントヘッド４の高さを調整し、パターン領域１ａを２ｎｄショット領域と対向させた後、力押印プロファイルＦ（１）による押印動作が行われる。このように、工程Ｓ３４で力押印プロファイルによってインプリント処理が実行される場合、工程Ｓ３６で力押印プロファイルによるインプリント処理と同時に２ｎｄショット領域の高さ情報を計測して位置押印プロファイルＺ（２）を生成、登録することができる。

以上のように、基板登録時のショット指定とショット毎の指定プロファイルに応じたインプリント処理を行う事で、基板に形成された複数のショット領域毎に適したインプリント処理を行うことができる。これにより、複数のショット領域に生産性（スループット）を落とすことなく安定したインプリント処理を行う事ができる。

（第２実施形態）
第２実施形態のインプリント方法は、第１実施形態に加えてチルト制御（傾き制御）を行う方法である。第１実施形態と重複する内容については説明を省略し、第２実施形態の特徴であるチルト制御について説明する。

図９は、第２実施形態のチルト制御を加えた押印プロファイルを生成する工程を示したフローチャートである。以下に示す各工程は、制御部１１によって行われうる。

工程Ｓ４０で、図４で説明した基本の押印プロファイルを生成する方法と同様に、モールド１のキャビティ１ｂを加圧していない状態（０状態）で第１計測部９は、パターン領域１ａの中央部の高さおよびパターン領域１ａの傾きを計測する。制御部１１は、第１計測部９がモールド１のパターン領域１ａの高さおよび傾きを計測できるように、第１計測部９をモールド１の下に配置する。パターン領域１ａの傾きは、第１計測部９によりパターン領域１ａを多点計測することにより計測することができる。

工程Ｓ４１で、更にモールド１のキャビティ１ｂの圧力をインプリント時と同じ設定にして所定の圧力を加えて、同じくパターン領域１ａの中央部あるいはその頂点を第１計測部９で高さ計測する。制御部１１は、工程Ｓ４０と同じく、第１計測部９がモールド１のパターン領域１ａの高さを計測できるように、第１計測部９をモールド１の下に配置する。

続いて、工程Ｓ４２で、基板ステージ３の基板チャック３ａ上に搬入された基板２は第２計測部１０により基板の特定のショット領域の高さおよびショット領域内の傾きを計測する。制御部１１は、第２計測部１０が基板２のショット領域の高さを計測できるように、第２計測部１０を基板２のショット領域の上に配置する。ショット領域の高さは、ショット領域の中央部の高さを計測した結果を用いてもよいし、ショット領域内の複数個所を計測した結果を用いてもよい。ショット領域の傾きは、第２計測部１０によりショット領域を多点計測することにより計測することができる。

工程Ｓ４３で、上記の工程Ｓ４０、工程Ｓ４１、工程Ｓ４２で求めた高さ情報および傾き情報により、パターン領域１ａと基板２のショット領域上のインプリント材との接触時の目標高さ位置および目標傾きを指示する押印プロファイルを生成する。制御部１１は、予め記憶してある位置押印プロファイルにモールドとショット領域の高さ情報および傾き情報から適切な位置押印プロファイルを生成し、記憶する。ここで、目標傾きとは、特定のショット領域とパターン領域１ａとの相対的な傾きを示し、押印時のモールド１のチルト制御に必要な傾き情報である。工程Ｓ４３で作成する押印プロファイルは、キャビティ１ｂを加圧していない状態（０状態）でのパターン領域１ａの高さ目標位置を指示する押印プロファイルＺ（１）を生成することができる。

さらに、キャビティ１ｂに加圧していない（０状態）での目標高さ位置および目標傾きの指示も同様に指示可能である。これらの情報を予めインプリント装置の制御部１１で記憶されている３軸のアクチュエータのそれぞれを制御する位置押印プロファイルＺ１（１）、Ｚ２（１）、Ｚ３（１）に与える。これにより、任意のショット領域に適切な高さおよび傾きを補正した位置押印プロファイルを３軸のアクチュエータのそれぞれについて作成し、記憶する。

工程Ｓ４４で、工程Ｓ４３で得られた押印プロファイルを制御部１１で記憶されている位置押印プロファイルに与えることで、任意のショット領域に対して適切な高さを制御してインプリント工程を実行する。このように、設定された位置押印プロファイルに従い、所定のショット領域に対してパターンを形成することができる。これにより、この補正された３軸のアクチュエータそれぞれの位置押印プロファイルを実行プロファイルとして任意のショット領域をインプリントする際に用いてインプリント処理を行うことができる。

工程Ｓ４５で、工程Ｓ４４で位置押印プロファイルによりインプリント工程が実施された際に、時間ごとにどのような力（電流）の指令値でインプリントが行われたかを３軸のアクチュエータそれぞれについてリアルタイムで求める。このように、最適な高さを制御する位置押印プロファイルに従ってインプリント工程を行う際の適切な力押印プロファイルＦ（１）を生成することができる。工程Ｓ４５で求める力の指令値としては、モールド駆動部４ｂのアクチュエータの電流の指令値などを計測する。

工程Ｓ４６で、このように、位置押印プロファイルに従ってインプリント処理を行う際に、力の指令値を計測することで生成された、３軸のアクチュエータの力押印プロファイルＦ１（１）、Ｆ２（１）、Ｆ３（１）を記憶することができる。また、基板上のショット領域ごとに工程Ｓ４４で生成された力押印プロファイルを生成し、制御部１１の記憶部で記憶されてもよい。

以上が３軸の高さから決まる傾き目標を３軸の力のバランス（モーメント）に校正しつつモーメントに変換する方式の基本システムフローである。それ以外にも傾き目標からモーメントへの換算は行わず、３軸のアクチュエータの合算した力を力押印プロファイルとして生成し、チルト制御は傾きプロファイルとしてＺ１（１）、Ｚ２（１）、Ｚ３（１）から生成することも可能である。ここでは、モールドを移動させる手段として３軸のアクチュエータの場合について説明したが、アクチュエータの数は３軸に限られず任意の数であってもよい。

また力押印プロファイルＦ１（１）、Ｆ２（１）、Ｆ３（１）によるモーメント制御でのインプリント工程を実行することにより、３軸のアクチュエータの高さ情報を計測することで、チルト制御プロファイルを生成することも可能である。

以上説明したインプリント装置のシステムフローにより、力制御による押印工程で発生していたインプリント装置の機差やドリフトまたは温度変化などにより傾きが変動する影響を低減することができる。モールドと基板の任意のショット領域における相対的な傾き情報に基づき、３軸のモーメント誤差を校正、取り除く事が理論上可能である。本実施例も実施例２同様、基板登録時のショット指定とショット毎の指定プロファイルに応じたインプリントを行う事で、スループットを落とすことなく安定したインプリントを行う事ができる。

上記のインプリント装置は、光硬化法を用いてインプリント材を硬化させるインプリント方法について説明したが、本実施形態は光硬化法に限らず、熱を用いてインプリント材を硬化させる方法でもよい。光硬化法では、紫外線硬化樹脂を使用し、樹脂を介して基板に型を押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、硬化した樹脂から型を引き離すことによりパターンが形成される。本実施形態は硬化光として紫外線を照射するものとしたが、光の波長は、基板２上に供給されるインプリント材に応じて適宜決めることができる。これに対し、熱を用いた方法では、熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で樹脂を介して基板に型を押し付け、冷却した後に樹脂から型を引き離すことによりパターンが形成される。

（物品の製造方法）
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、物品の具体的な製造方法について説明する。図１０（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エハ等の基板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１０（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１０（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を透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１０（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１０（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１０（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。本実施形態の物品製造方法は、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一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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

３ 基板ステージ
４ インプリントヘッド
Ｚ１～Ｚ３ アクチュエータ
９ 第１計測部
１０ 第２計測部
１１ 制御部

Claims (11)

1. 型を用いて基板上の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、
   前記型を移動させるアクチュエータを備えるインプリントヘッドと、
   前記アクチュエータで発生した力を検出する力センサと、
   前記型の位置を計測する位置センサと、
   前記インプリントヘッドの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記力センサが検出した前記アクチュエータで発生した力に基づき前記型の移動を制御するための力押印プロファイル、または前記位置センサが計測した位置情報に基づき前記型の移動を制御するための位置押印プロファイルにより前記インプリントヘッドを制御し、
   前記基板上の前記インプリント材と前記型とを接触させる際に使用される前記力押印プロファイルまたは前記位置押印プロファイルのいずれかが、選択的に使用されることを特徴とするインプリント装置。
2. 前記型に対応する位置情報は前記型の高さ情報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. 前記制御部は、前記力押印プロファイルにより前記インプリントヘッドを制御して前記基板上に前記インプリント材のパターンを形成する際、前記位置センサにより前記型に対応する位置情報を計測する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装置。
4. 前記位置押印プロファイルは、前記位置センサにより前記型に対応する位置情報を計測結果から生成され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、前記位置押印プロファイルにより前記インプリントヘッドを制御して前記基板上に前記インプリント材のパターンを形成する際、前記力センサにより前記アクチュエータで発生した力を検出する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装置。
6. 前記力押印プロファイルは、前記力センサにより前記アクチュエータで発生した力を検出した結果から生成され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。
7. 前記位置押印プロファイルは、前記インプリント装置に予め記憶された基準位置押印プロファイルに、前記インプリント装置に搬入された基板および型の位置を計測した結果を用いて補正されたプロファイルであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記インプリントヘッドは複数のアクチュエータを備え、
   前記制御部は前記型と前記基板上のインプリント材が接触する際の前記型と前記基板の相対的な傾き情報に基づいて、前記複数のアクチュエータを制御することにより前記型の傾きを調整して前記基板上に前記インプリント材のパターンを形成することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記基板に、前記型を用いてインプリントのパターンが形成されるショット領域が複数形成されており、前記ショット領域の位置に応じて前記力押印プロファイルまたは前記位置押印プロファイルが選択されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 型を用いて基板上のインプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記型を移動させるアクチュエータで発生した力を検出した検出結果に基づき前記型の移動を制御するための力押印プロファイル、または、前記型の位置を計測した計測結果に基づき前記型の移動を制御するための位置押印プロファイルのいずれかを選択可能であり、該選択されたプロファイルによって前記型の移動を制御することによって、前記基板上の前記インプリント材に前記型を接触させる工程を有することを特徴とするインプリント方法。
11. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて、基板の上のインプリント材のパターンを形成する工程と、
    前記工程で前記インプリント材のパターンが形成された前記基板を処理する工程と、を有する、
    ことを特徴とする物品の製造方法。

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