JP7421278B2 - インプリント装置、および物品製造方法 - Google Patents

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。

半導体デバイスを製造するための新たなパターン形成技術として、インプリント技術が注目されている。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に型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。インプリント材の硬化法の一つとして、光硬化法がある（例えば特許文献１）。

型は、真空吸着あるいは静電吸着により型保持部によって保持される。型保持部に対する型の位置・姿勢は一般には、型の外形の計測結果に基づいて調整される。

特許第４１８５９４１号公報

インプリント装置においては、重ね合わせ精度、生産性、欠陥数低減といった要求に応えるため、型と基板との間の相対的な挙動をコントロールすることが重要であり、駆動部の制御パラメータは精密に調整される。

型の平面内の一部にパターンが配されており、あるいはその平面内の一部にメサと呼ばれる凸部が形成され、その天面にパターンが配されている。型は複雑な工程を経て製造されるため、複数の型の間には形状のばらつきを伴い、型におけるパターンの位置もばらつきを持つ。そのため、型の寿命や工程の変更等によって型を交換した場合、駆動部と型のパターンとの位置関係が変化しうる。したがって、駆動部の制御パラメータが一定であれば、型と基板上のインプリント材とを接触させる時の相対挙動が変化し、欠陥数の増大を招きうる。一方、制御パラメータの最適値を型個別に設定する場合には、その調整時間により生産性が大幅に低下することは自明である。

本発明は、例えば、型の外形とパターン部との位置関係のばらつきに対するロバスト性能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。

本発明の一側面によれば、パターンが形成された型と基板の上のインプリント材とを接触させて前記インプリント材を硬化させ、前記硬化したインプリント材と前記型とを引き離すことによって、前記基板の上にパターンを形成するインプリント装置であって、型を保持する型保持部と、前記型のパターン部の位置および前記型の外形を検出する検出部と、前記検出部による検出の結果から得られた、前記型の外形を基準とした前記パターン部の位置と、予め得られた前記型の外形を基準とした前記パターン部の位置の目標値とに基づいて、前記パターン部が所定の基準位置に位置するように、前記型保持部が前記型を保持した状態で前記型保持部を移動させるよう前記型保持部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が提供される。

本発明によれば、例えば、型の外形とパターン部との位置関係のばらつきに対するロバスト性能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。

実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 型の概略図。 実施形態におけるインプリント処理のフローチャート。 従来技術において、駆動部に対する型のパターン部の位置のずれが生じることを説明する図。 実施形態において、駆動部に対する型のパターン部の位置のずれが補正されることを説明する図。 実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 レプリカ基板の概略図。 実施形態におけるインプリント処理のフローチャート。 従来技術において、ステージに対するレプリカ基板のメサ部の位置のずれが生じることを説明する図。 実施形態において、ステージに対するレプリカ基板のメサ部の位置のずれが補正されることを説明する図。 実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 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。なお、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。

＜第１実施形態＞
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（不図示）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。

図１は、本実施形態のインプリント装置１の構成を示す図である。なお、本明細書および添付図面では、基板１３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。位置合わせは、基板および型の少なくとも一方の位置および／または姿勢の制御を含みうる。

インプリント装置１は、接触工程と、硬化工程と、離型工程とを含むインプリント処理を実行する。接触工程は、基板１３上のインプリント材１４と型１１とを接触させる工程である。硬化工程は、インプリント材１４と型１１とを接触させた状態でインプリント材１４を硬化させる工程である。離型工程は、硬化後のインプリント材１４と型１１とを分離する工程である。本実施形態において、インプリント装置１は、インプリント材の硬化法として、紫外線の照射によってインプリント材を硬化させる光硬化法を採用するものとする。したがって、本実施形態では、インプリント材１４には、紫外線が照射されることで硬化する紫外線硬化性のインプリント材が使用される。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば熱硬化性のインプリント材を用い、熱の印加によってインプリント材を硬化させる熱硬化法を採用することもできる。

硬化部２は、型１１を通して基板１３の上のインプリント材１４に紫外線１５を照射してインプリント材１４を硬化させる。アライメントスコープ３は、型１１に設けられたアライメントマークと、基板１３に設けられたアライメントマークを観察するための光学系および撮像系を有する顕微鏡である。アライメントスコープ３は複数のユニットの組み合わせでもよい。アライメントスコープ３を用いて、型のパターン部の位置を検出することもできる。インプリントスコープ４は、インプリント処理中およびその前後における基板１３上のインプリント材、あるいはその周りの部材の挙動を観察する撮像部である。アライメントスコープおよびインプリントスコープ４は、型１１のパターン部１２を視野に収めて撮像する撮像部を含みうる。したがって、アライメントスコープ３またはインプリントスコープ４を用いて、型のパターン部の位置を検出することもできる。

型保持部であるインプリントヘッド５は、型１１を保持する型保持機構６と、型１１を保持した状態で型１１を基板１３に対して移動させるための駆動部７とを支持する。型保持機構６は、真空吸着、動作部の駆動による把持等によって型１１を保持する。型保持機構６と駆動部７の駆動自由度は１自由度でもよいし、型１１や基板１３の姿勢に応じて補正するために多自由度でもよい。これにより型保持機構６は、型１１の姿勢や位置を変化させることや、形状を弾性限度内で変形させることによる補正駆動を行うことができる。型保持機構６の制御は、動作部内に構成される変位センサで検出される変位に基づく位置制御のほか、変位センサの代わりに力センサを構成し、型を保持した状態で各動作部の力を時間的に変化させて行う力制御、あるいはその併用でもよい。駆動部７は例えば、複数のアクチュエータを含み、複数のアクチュエータそれぞれを制御することにより、型１１と基板１３との相対的な位置および／または傾きを変更することができる。これにより駆動部７は、型１１と基板１３の上のインプリント材１４との接触および引き離しを行うために、型保持機構６と基板保持部であるステージ８との相対距離を変更することができる。なお、駆動部７の構成はこれに限定されない。例えば、型１１側ではなくステージ８側にこの駆動部の構成を設けてもよいし、型１１側およびステージ８側の双方に駆動部を設けてもよい。

また、インプリントヘッド５は、保持した型を検出する不図示の型検出器を有し、これを用いて型の位置・姿勢を検出することができる。型検出器は例えばレーザー変位計を含み、複数チャネルの構成によって計測対象軸を例えばＸ,Ｙ,θｚとすることができるが、検出の方式や計測軸はこの限りではない。

ステージ８は、基板１３を真空吸着等により保持し、かつ、ＸＹ平面内を移動可能な基板保持部である。ステージ８は、Ｚ軸周りの回転駆動機構を備えうる。ステージ８は、更に、上記したような駆動部の機能を持たせるべく、Ｚ方向や、ＸＹ軸周りの回転機構を有していてもよい。

制御部９は、インプリント装置１の各部に回線を介して接続され、インプリント装置１の各部の動作を司る。制御部９は、インプリント処理に係る各種演算も実行しうる。制御部９は、ＣＰＵおよびメモリを有するコンピュータによって実現されうる。

型１１は、図２に示すように、その一面に、インプリント材１４に転写すべきパターンが形成されたパターン部１２を有する。パターン部１２の位置は、その製造要件から、型の外形の中心に対してずれており、ずれ量は個々の型によってばらつきを持つ。図２では、外形の中心線に対するパターン部１２の中心のずれ量をΔｘ，Δｙ，θｚで示す。インプリント処理において、図１のように型１１はインプリントヘッド５によって保持され、パターン部１２を有する面は基板１３に対向する。ここで、パターン部１２は、周辺の領域よりも基板１３側に突出した領域（メサ部ともよばれる）に形成されている。

パターン検出部１０は、型１１のパターン部１２を検出する。パターン検出部１０は、例えばインプリントヘッド５の基部に設けられ、インプリントヘッド５の基部の位置を基準として、型保持機構６で保持されている型１１のパターン部１２（メサ部）の側面を検出する。ただし、パターン検出部１０の基準位置は、インプリントヘッド５の基部ではなく、駆動部７や型保持機構６における所定位置としてもよい。また、パターン検出部１０は、基準位置とパターン部１２との相対位置が検出できる機構であればよく、例えば、側方から形状を検出するレーザー変位計を用いるものや、型１１を透過して画像検出を行うものでもよい。また、装置を調整した時のパターン位置を記憶し、その位置を基準としてもよい。

パターン部１２は、インプリント材１４に転写されるべき所定の凹凸パターンを有する。このパターン部１２は、インプリント処理が繰り返されることによって損耗が進むほか、対象とする工程ごとにパターンの形状は異なるため、型１１は交換可能である。なお、型１１は、不図示の型搬送装置によって、インプリントヘッド５に対して搬入／搬出される。また、基板１３は、不図示の基板搬送装置によって、ステージ８に対して搬入／搬出される。

型１１のパターン部１２の中心の位置は、理想的には、型１１の外形の中心と合致する。しかし実際には、上記したように、その製造要件から、パターン部１２の中心と型の外形の中心との間にはずれがあり、そのずれ量は型によってばらつきがある。そこで本実施形態では、型が交換されてもそのようなずれが生じないように、制御部９は、パターン検出部１０による検出の結果に基づいて、パターン部１２が所定の基準位置に位置するように型保持機構６を制御する。以下では、これを実現する具体例を説明する。

（事前調整工程）
デバイス製造工程における重ね合わせ精度向上、生産性向上、欠陥数低減といった目的のため、運用前（製造工程の前）のインプリント装置１の調整として、制御部９による種々の制御パラメータの最適化作業が行われる（事前調整工程）。事前調整工程では、型、基板、およびインプリント材を使用してインプリント動作が行われる。そのインプリント動作中、インプリントスコープ４による接触状態の観察が行われる。制御部９は、型保持機構６、駆動部７、ステージ８からの出力値等に基づいて駆動パラメータを調整することで、接触工程および離型工程における動作の最適化を行う。

事前調整工程においてはまず、外形に対するパターン部の位置が既知である基準型１１’を準備する。この基準型１１’を型保持機構６に保持させる。この状態は、パターン部１２の中心が所定の基準位置に位置している状態であり、制御部９は、この状態でパターン検出部１０によるパターン部１２の位置検出を行い、この検出結果を目標値としてメモリに記憶する。これ以降の事前調整工程で使用される複数の型に対して、制御部９は、型が搭載される都度、パターン検出部１０によるパターン部１２の位置検出を行い、メモリに記憶されている目標値を参照して型保持機構６の補正駆動を行う。これにより、型が交換されても、交換後の型１１のパターン部１２の中心が所定の基準位置に位置するようになる。所定の基準位置は、予め定められた点であればよい。所定の基準位置は、例えば、インプリントヘッド５の中心、具体的には、駆動部７の駆動力作用点の中心に設定されうる。

なお、この最適化は、パターン検出部１０のかわりに、アライメントスコープ３またはインプリントスコープ４を用いて行うことも可能である。この場合、アライメントスコープ３またはインプリントスコープ４によって基準型１１’のパターン部１２が観察される。制御部９は、アライメントスコープ３あるいはインプリントスコープ４を基準とするパターン部１２の位置を目標値としてメモリに記憶する。これ以降の事前調整工程で使用される複数の型に対して、制御部９は、型が搭載される都度、アライメントスコープ３によるパターン部１２の位置検出を行い、メモリに記憶されている目標値を参照して型保持機構６の補正駆動を行う。なお、このときの位置検出は、パターン部１２自体ではなくパターン中の所定の位置に存在するアライメントマークの位置検出としてもよい。これにより、型が交換されても、交換後の型１１のパターン部１２の中心が所定の基準位置（例えばインプリントヘッド５の中心）に合うようになる。

以上のような事前調整工程の後、デバイス製造工程におけるインプリント処理が実施される。以下、図３のフローチャートを参照して、デバイス製造工程における一枚の基板に対するインプリント処理を説明する。インプリント処理は、準備工程とインプリント工程を含み、インプリント工程は、上記した接触工程、硬化工程、および離型工程を含む。

（準備工程）
Ｓ１で、制御部９は、不図示の型搬送装置を制御して、使用する型１１をインプリントヘッド５に搬送する。Ｓ２で、パターン検出部１０によりパターン部１２の位置が検出される。あるいは、アライメントスコープ３またはインプリントスコープ４によりパターン部１２またはパターン内のアライメントマークの位置が検出される。検出結果は制御部９に送られる。Ｓ３で、制御部９は、検出結果およびメモリに記憶されている目標値に基づいて、パターン部１２の中心がインプリントヘッド５の中心（具体的には、駆動部７の駆動力作用点の中心）に位置するようにインプリントヘッド５を駆動する。このときのインプリントヘッド５の駆動は、型保持機構６のみの駆動でもよいし、駆動部７のみの駆動でもよいし、型保持機構６および駆動部７の両方の駆動でもよい。

Ｓ４で、制御部９は、不図示の基板搬送装置を制御して、基板１３をステージ８に搬送する。Ｓ５で、制御部９は、ステージ８を制御して基板１３を不図示のインプリント材供給装置の下の位置に搬送し、ステージ８およびインプリント材供給装置を制御して、基板１３の所定の範囲（ショット領域）にインプリント材１４を供給する。

（インプリント工程）
Ｓ６で、制御部９は、ステージ８を制御して基板１３をインプリントヘッド５の下の位置に移動させ、インプリントヘッド５を制御して、パターン部１２と基板１３上のインプリント材１４とを接触させる（接触工程）。このとき、インプリント材１４がパターン部１２内に気泡を含むことなく充填されるよう、制御部９は、型保持機構６によって保持された型１１のパターン部１２を基板１３に対して凸状に変形させる。このパターン部１２の変形は、例えば、型１１の裏面側（基板１３と対面する面の反対側）に形成された閉空間の圧力を大気圧より高くすることによって行われる。あるいは、その他の機械的な手法によりパターン部の変形が行われてもよい。このとき典型的には、パターン部１２とインプリント材１４との接触が開始される点がパターン部１２の中心になるよう制御される。

接触が完了した後、Ｓ７で、パターン部１２と基板１３とのアライメントが行われる。すなわち、制御部９は、アライメントスコープ３によってパターン部１２と基板１３との相対位置を計測し、パターン部１２と基板１３とのずれ量が目標値になるよう（Ｓ８）、インプリントヘッド５および／またはステージ８を駆動する。

制御部９は、ずれ量が目標値に到達したと判断した後、Ｓ９で、硬化部２から紫外線１５を照射させてインプリント材１４を硬化させる。これによって、基板１３のショット領域上にインプリント材１４のパターンが形成される。インプリント材１４の硬化後、制御部９は、駆動部７および／またはステージ８を制御して、硬化したインプリント材１４と型１１とを分離させる（離型工程）。このとき、制御部９は、インプリント材１４のパターンに欠陥や歪みなどのダメージを与えることがないように、駆動部７および／またはステージ８を制御する。

各ショット領域に対してＳ５～Ｓ１０の処理が繰り返されて、一枚の基板に対するインプリント処理が完了する。デバイス製造工程において、このようなインプリント処理が多数の基板にわたって繰り返されると、型１１の損耗や製造工程の変更等の理由により、型１１は交換されることになる。この型１１の交換後、再度デバイス製造工程を開始した状態を以下に説明する。

まず、準備工程で示したパターン検出部１０によるパターン部１２の位置の検出が行われない従来の場合を図４で説明する。図４は、インプリントヘッド５によって型１１が保持され、駆動部７によって型１１を基板１３上のインプリント材１４と接触させる直前の状態を示している。パターン部１２と基板１３上のインプリント材１４との相対位置はアライメントスコープ３によって計測され、目標位置にアライメントされる。

ここで、事前調整工程の段階から型１１の交換を経ることによって型１１の外形とパターン部１２との相対位置、ひいては駆動部７とパターン部１２との相対位置は変化している。すなわち、インプリントヘッド５の中心１７と型１１のパターン部１２の中心１８との間にずれが生じている。にもかかわらず従来は、交換される前の型１１に最適された制御パラメータのまま駆動部７が駆動されていた。そのため、インプリント工程のパターン部１２とインプリント材１４の相対的な挙動が再現されず、アライメント完了までの経過遅滞による生産性低下やパターン部１２およびその転写パターンの変形、破壊による欠陥の増加が生じうる。このように、型１１を交換する毎に型１１の外形に対するパターン部１２の位置が異なるため、型が交換される都度、制御パラメータの最適化作業を行う必要がある。

一方、本実施形態では、図５のように、型１１が交換された場合、準備工程のＳ２と同様に、パターン検出部１０によって型１１のパターン部１２の位置が検出される。制御部９のメモリには、事前調整工程で計測されたインプリントヘッド５の中心と基準型１１’のパターン部１２の中心とが合致した状態の位置情報が保持されている。制御部９は、この位置情報と、パターン検出部１０によって検出された新たな型１１のパターン部１２の位置とに基づき、インプリントヘッド５の中心１７にパターン部１２の中心１８が合致するようにインプリントヘッド５を駆動する。これにより、駆動部７とパターン部１２との相対位置は変わらないため、制御パラメータの最適値が維持される。

このように本実施形態によれば、型の交換が行われても、事前準備工程で得られた情報に基づいて駆動部に対する型のパターン部の位置のずれが補正される。したがって、インプリント動作が繰り返し行われ、かつ、型の交換が行われても、残膜厚の均一性、パターンの欠陥または歪みの度合い等の再現性が維持される。また、これによって再調整にかかる時間も低減され、あるいは不要となりうる。さらに、これにより、型１１の外形に対するパターン部１２のずれ量Δｘ，Δｙ，θｚの許容値を拡大することもでき、型１１の製造コストの低減も期待できる。このように、本実施形態によれば、型の外形とパターン部との位置関係のばらつきに対するロバスト性能の点で有利なインプリント装置が実現される。

＜第２実施形態＞
上述の第１実施形態は、準備工程におけるＳ２では、インプリントヘッド５に型１１が搭載された状態で、パターン検出部１０によりパターン部１２の位置の検出を行うものであった。これに対し第２実施形態では、型１１をインプリントヘッド５に搬送する前にパターン部１２の位置の検出を行う。

本実施形態では、図６に示すように、パターン検出部１０は、インプリントヘッド５（型保持機構６）から離れた位置に設けられたパターン検出モジュール２４に設けられる。このパターン検出モジュール２４も制御部９の制御下に置かれる。パターン検出部１０は、パターン部１２の検出を行う他、型１１の外形を検出する機能も有する。パターン検出部１０は、例えば、保持されている型１１の側方からレーザー変位計を用い、その端面までの距離を検出し、上方または下方からイメージセンサを用いて画像判定するなどして、検出を行う。パターン検出モジュール２４は、型の搬送経路中の、インプリントヘッド５（型保持機構６）から離れた位置に配置される。

本実施形態では、型保持機構６に型１１を搭載する前に、パターン検出モジュール２４において、パターン部１２の位置が検出される。このときのパターン検出部１０の測定基準は、このパターン検出部１０によって検出される型１１の外形となる。

（事前調整工程）
第１実施形態と同じく、事前調整工程において、制御部９による種々の制御パラメータの最適化作業が行われる。まず、パターン検出モジュール２４に基準型１１’が搭載される。制御部９は、パターン検出部１０により型１１’の外形の計測とパターン部の位置の計測を行い、計測値を目標値としてメモリに記憶する。

その後、インプリント装置１で使用される予定の型１１について、パターン検出モジュール２４において型の外形計測とパターン部の位置計測を行う。制御部９は、その計測結果とメモリに記憶されている目標値とを比較することによって、型の外形を基準とした型１１のパターン部の位置を算出する。

その後、型１１はインプリントヘッド５に搬送される。制御部９は、インプリントヘッド５に搭載された型１１に対して、アライメントスコープ３またはインプリントスコープ４を用いて、外形計測を行う。制御部９は、この計測値に基づき例えばパターン部１２の中心をインプリントヘッド５の中心に合わせるように、型保持機構６および／または駆動部７の補正駆動を行う。この補正駆動は、型１１をインプリントヘッド５に搬送する過程で行ってもよい。

これ以降、事前調整工程で使用される複数の型についても、搬送毎にパターン検出モジュール２４においてパターン部１２の検出を行い、メモリに記憶されている目標値を参照してインプリントヘッド５の中心に型１１のパターン部１２の中心を合わせる。

（準備工程）
準備工程では、まず、パターン検出モジュール２４によって型１１のパターン部１２の位置と型の外形が検出され、計測結果が制御部９に送られる。制御部９は、この計測結果と事前調整工程で記憶した計測値（目標値）に基づいて、パターン部１２の中心がインプリントヘッド５の中心に位置するように不図示の型搬送装置またはインプリントヘッド５を制御する。このときのインプリントヘッド５の駆動は、型保持機構６のみの駆動でもよいし、駆動部７のみの駆動でもよいし、型保持機構６および駆動部７の両方の駆動でもよい。

準備工程におけるその他の工程、および、インプリント工程の内容は第１実施形態と同一のため省略する。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、レプリカモールド製造工程に使用されるインプリント装置について説明する。図７に、本実施形態におけるインプリント装置１９の構成を示す。インプリント装置１９は、ブランクモールドであるレプリカ基板に対してマスターモールドのパターンを転写して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。このインプリント装置１９にも、第１実施形態のインプリント装置１と同様、光硬化法を採用するものとする。

上記したように、本実施形態のインプリント装置１９では、処理対象は基板１３ではなく、レプリカモールドとなるブランクモールドであり、以下ではこれをレプリカ基板２０と呼ぶ。レプリカ基板２０の一面には、インプリント材が供給されパターンが転写される領域である、周辺の領域よりも型１１側に突出したレプリカメサ部が形成されている。

レプリカ基板保持部２１は、ステージ８上でレプリカ基板２０を保持する。また、レプリカ基板保持部２１は、型保持機構６と同様に構成されて、レプリカ基板２０を圧縮、伸長したり、凸形状や凹形状に変形させることができる。レプリカ基板保持部２１の動作部は単一でも、複数構成でもよい。レプリカ基板保持部２１の制御は、その可動部位置に基づく位置制御、あるいは保持で生じる力に基づく力制御でもよい。レプリカ基板保持部２１によるレプリカ基板２０の保持は、真空吸着、動作部の駆動による把持等によって行われうる。レプリカ基板保持部２１の駆動自由度は１自由度でもよいし、多自由度でもよい。これにより、レプリカ基板２０の姿勢や位置を変化させることや、形状を弾性限度内で変形させることによる補正駆動を行うことができる。レプリカ基板保持部２１の制御は、動作部内に構成される変位センサで検出する変位に基づく位置制御のほか、変位センサに代わり力センサを構成し、レプリカ基板を保持した状態で各動作部の力を時間的に変化させて行う力制御、あるいはその併用でもよい。レプリカ基板２０は、不図示のレプリカ基板搬送装置によってステージ８に搭載される。

レプリカ基板２０は、図８に示すように、その一面に、レプリカメサ部２３を有する。レプリカメサ部２３の位置は、その製造要件から、レプリカ基板２０の外形の中心に対してずれており、ずれ量は個々のレプリカ基板によってばらつきを持つ。図８では、外形の中心線に対するレプリカメサ部２３の中心のずれ量をΔｘ，Δｙ，θｚで示す。インプリント処理において、レプリカ基板保持部２１によって保持されたレプリカ基板２０のレプリカメサ部２３を有する面は、型１１に対向する。

メサ検出部２２は、ステージ８を基準として、ステージ８によって保持されたレプリカ基板２０のレプリカメサ部２３を検出し、制御部９に計測結果を送る。図８の例では、メサ検出部２２が搭載されているステージ８を検出の基準として、レプリカメサ部２３の位置が検出される。ただし、基準位置はこれに限定されるものではなく、レプリカ基板保持部２１またはレプリカ基板２０の外形を基準位置としてもよい。また、メサ検出部２２は、基準位置とレプリカメサ部２３との相対位置が検出できる機構であればよく、例えば、型１１を透過して画像検出を行うものでもよい。また、装置を調整した時のメサ部の位置を記憶し、その位置を基準としてもよい。

（事前調整工程）
レプリカモールド製造工程における重ね合わせ精度向上、生産性向上、欠陥数低減といった目的のため、運用前のインプリント装置１９の調整として、制御部９による種々の制御パラメータ最適化作業が行われる（事前調整工程）。事前調整工程では、型、レプリカ基板、およびインプリント材を使用してインプリント動作が行われる。そのインプリント動作中、インプリントスコープ４による接触状態の観察が行われる。制御部９は、型保持機構６、駆動部７、レプリカ基板保持部２１、ステージ８からの出力値等に基づいて駆動パラメータを調整することで、接触工程および離型工程における動作の最適化を行う。

事前調整工程においてはまず、インプリントヘッド５に送り込まれる型１１の位置調整を第１実施形態と同様、基準型１１’を使用して行う。次に、外形に対するレプリカメサ部２３の位置が既知である基準レプリカ基板２０’を準備する。この基準レプリカ基板２０’をレプリカ基板保持部２１に保持させる。この状態は、レプリカメサ部２３の中心が所定の基準位置（例えばステージ８の中心）に合致した状態であり、制御部９は、この状態でメサ検出部２２によるレプリカメサ部２３の位置検出を行い、この検出結果を目標値としてメモリに記憶する。これ以降の事前調整工程で使用される複数のレプリカ基板に対して、制御部９は、レプリカ基板２０が搭載される都度、メサ検出部２２によるレプリカメサ部２３の位置検出を行い、記憶された目標値を参照してレプリカ基板保持部２１で補正駆動を行う。これにより、レプリカ基板が交換されても、交換後のレプリカ基板２０のレプリカメサ部２３の中心が所定の基準位置（例えばステージ８の中心）に位置するようになる。

なお、この最適化は、メサ検出部２２のかわりに、アライメントスコープ３を用いて行うことも可能である。この場合、アライメントスコープ３によって基準レプリカ基板２０’のレプリカメサ部２３が観察される。制御部９は、アライメントスコープ３を基準とするレプリカメサ部２３の位置を目標値としてメモリに記憶する。これ以降の事前調整工程で使用される複数のレプリカ基板に対し、制御部９は、レプリカ基板が搭載される都度、アライメントスコープ３によるレプリカメサ部２３の位置検出を行い、記憶された目標値を参照してレプリカ基板保持部２１の補正駆動を行う。

以上のような事前調整工程の後、レプリカモールド製造工程におけるインプリント処理が実施される。以下、図９のフローチャートを参照して、レプリカモールド製造工程におけるインプリント処理を説明する。

（準備工程）
Ｓ１１で、制御部９は、不図示の型搬送装置を制御して、使用する型１１をインプリントヘッド５に搬送する。Ｓ１２で、パターン検出部１０によりパターン部１２の位置が検出される。あるいは、アライメントスコープ３またはインプリントスコープ４によりパターン部１２またはパターン内のアライメントマークの位置が検出される。検出結果は制御部９に送られる。Ｓ１３で、制御部９は、パターン部１２の中心がインプリントヘッド５の中心に位置するようにインプリントヘッド５を駆動する。このときのインプリントヘッド５の駆動は、型保持機構６のみの駆動でもよいし、駆動部７のみの駆動でもよいし、型保持機構６および駆動部７の両方の駆動でもよい。

Ｓ１４で、制御部９は、不図示のレプリカ基板搬送装置を制御して、レプリカ基板２０をステージ８に搬送する。Ｓ１５で、メサ検出部２２によりレプリカ基板２０のレプリカメサ部２３の位置が検出される。あるいは、アライメントスコープ３またはインプリントスコープ４によりレプリカ基板２０のレプリカメサ部２３の位置が検出される。検出結果は制御部９に送られる。Ｓ１６で、制御部９は、レプリカメサ部２３の中心がステージ８の中心に位置するようにレプリカ基板保持部２１を駆動する。Ｓ１７で、制御部９は、ステージ８を制御してレプリカ基板２０を不図示のインプリント材供給装置の下の位置に搬送し、ステージ８およびインプリント材供給装置を制御して、レプリカ基板２０のレプリカメサ部２３上にインプリント材１４を供給する。

（インプリント工程）
Ｓ１８で、制御部９は、ステージ８を制御してレプリカ基板２０をインプリントヘッド５の下の位置に移動させ、インプリントヘッド５を制御して、パターン部１２とレプリカ基板２０上のインプリント材１４とを接触させる（接触工程）。このとき、インプリント材１４がパターン部１２内に気泡を含むことなく充填されるよう、制御部９は、型保持機構６によって保持された型１１のパターン部１２をレプリカ基板２０に対して凸状に変形させる。このパターン部１２の変形は、例えば、型１１の裏面側（レプリカ基板２０と対面する面の反対側）に形成された閉空間の圧力を大気圧より高くすることによって行われる。あるいは、その他の機械的な手法によりパターン部の変形が行われてもよい。このとき典型的には、パターン部１２とインプリント材１４との接触が開始される点がパターン部１２の中心になるよう制御される。

接触が完了した後、Ｓ１９で、パターン部１２とレプリカ基板２０とのアライメントが行われる。すなわち、制御部９は、アライメントスコープ３によってパターン部１２とレプリカ基板２０の相対位置を計測し、パターン部１２とレプリカ基板２０のずれ量が目標値になるよう（Ｓ２０）、インプリントヘッド５および／またはステージ８を駆動する。

制御部９は、ずれ量が目標値に到達したと判断した後、Ｓ２１で、硬化部２から紫外線１５を照射させてインプリント材１４を硬化させる。これによって、レプリカ基板２０のレプリカメサ部２３上にインプリント材のパターンが形成される。インプリント材１４の硬化後、制御部９は、駆動部７および／またはステージ８を制御して、硬化したインプリント材１４と型１１とを分離させる（離型工程）。このとき、制御部９は、インプリント材１４のパターンに欠陥や歪みなどダメージを与えることがないように、駆動部７および／またはステージ８を制御する。

レプリカモールド製造工程において、レプリカ基板２０へのインプリントが完了し、次のレプリカ基板２０が搬送され、レプリカモールド製造工程を再開する場合の、レプリカ基板２０に対する処理について説明する。なお、型の交換後の型に対する処理については第１実施形態と同一のため、省略する。

まず、準備工程で示したメサ検出部２２によるレプリカメサ部２３の位置の検出が行われない従来の場合を図１０で説明する。図１０は、ステージ８にレプリカ基板２０が保持され、駆動部７によって型１１をレプリカ基板２０上のインプリント材１４（図１０では図示領略）と接触させる直前の状態を示している。レプリカ基板２０は、レプリカ基板保持部２１によって、レプリカ基板２０の中心がステージ８の中心２６に位置するよう保持される。あるいは、レプリカ基板２０は、計測のないままレプリカ基板保持部２１によって保持される。型１１とレプリカ基板２０との相対位置はアライメントスコープ３によって計測され、目標位置にアライメントされる。

ここで、レプリカ基板２０の交換を経ることによってレプリカ基板２０の外形とレプリカメサ部２３の相対位置、ひいてはステージ８とレプリカメサ部２３との相対位置は変化している。にもかかわらず従来は、交換される前のレプリカ基板２０に最適化された制御パラメータのままステージ８が駆動されていた。そのため、インプリント工程のレプリカメサ部２３とパターン部１２の相対的な挙動が再現されず、アライメント完了までの経過遅滞による生産性低下やパターン部１２およびその転写パターンの変形、破壊による欠陥の増加が生じうる。このように、レプリカ基板２０を交換する毎にレプリカ基板の外形に対するレプリカメサ部２３の位置が異なるため、レプリカ基板が交換される都度、制御パラメータの最適化作業を行う必要がある。

一方、本実施形態では、図１１のように、レプリカ基板が交換された場合、準備工程のＳ１２と同様に、メサ検出部２２によってレプリカ基板のレプリカメサ部２３の位置が検出される。制御部９のメモリには、事前調整工程のＳ１６で計測された、レプリカメサ部２３の中心とステージ８の中心とが合致した状態の位置情報が保持されている。制御部９は、この位置情報と、メサ検出部２２によって検出された新たなレプリカ基板２０のレプリカメサ部２３の位置とに基づき、レプリカメサ部２３の中心とステージ８の中心とが合致するようにステージ８を駆動する。これにより、ステージ８とレプリカメサ部２３との相対位置は変わらないため、制御パラメータの最適値が維持される。

このように本実施形態によれば、レプリカ基板の交換が行われても、事前準備工程でられた情報に基づいてステージ８に対するレプリカメサ部２３の位置のずれが補正される。したがって、レプリカ基板の交換が行われても、残膜厚の均一性、パターンの欠陥または歪みの度合い等の再現性が維持される。また、これによって再調整にかかる時間も低減され、あるいは不要となりうる。さらに、これにより、レプリカ基板２０の外形に対するレプリカメサ部２３のずれ量Δｘ，Δｙ，θｚの許容値を拡大することもでき、レプリカ基板２０の製造コストの低減も期待できる。このように、本実施形態によれば、レプリカ基板の外形とレプリカメサ部との位置関係のばらつきに対するロバスト性能の点で有利なインプリント装置が実現される。

＜第４実施形態＞
上述の第３実施形態は、準備工程におけるＳ１５では、ステージ８にレプリカ基板２０が搭載された状態で、メサ検出部２２によりレプリカメサ部２３の位置の検出を行うものであった。これに対し第４実施形態では、レプリカ基板２０をステージ８に搬送する前にレプリカメサ部２３の位置の検出を行う。

本実施形態では、図１２に示すように、メサ検出部２２は、ステージ８から離れた位置に設けられたレプリカメサ検出モジュール２７に設けられる。このレプリカメサ検出モジュール２７も制御部９の制御下に置かれる。メサ検出部２２は、レプリカメサ部２３の検出を行う他、レプリカ基板２０の外形を検出する機能も有する。メサ検出部２２は、例えば、保持されているレプリカ基板２０の側方からレーザー変位計を用い、その端面までの距離を検出し、上方または下方からイメージセンサを用いて画像判定するなどして、検出を行う。レプリカメサ検出モジュール２７は、ステージ８から離れた位置に配置されるが、レプリカ基板の搬送経路中に配置される。

本実施形態では、レプリカ基板保持部２１にレプリカ基板２０を搭載する前に、レプリカメサ検出モジュール２７において、レプリカメサ部２３の位置が検出される。このときのメサ検出部２２の測定基準は、レプリカ基板２０の外形となる。

（事前調整工程）
第３実施形態と同じく、事前調整工程において、制御部９による種々の制御パラメータの最適化作業が行われる。まず、レプリカメサ検出モジュール２７に基準レプリカ基板２０’が搭載される。制御部９は、レプリカメサ検出モジュール２７により基準レプリカ基板２０’の外形の計測とレプリカメサ部の位置の計測を行い、計測値を目標値としてメモリに記憶する。

その後、インプリント装置１９に搬入されるレプリカ基板２０について、レプリカメサ検出モジュール２７においてレプリカ基板の外形計測とメサ部の位置計測を行う。制御部９は、その計測結果とメモリに記憶されている目標値とを比較することによって、レプリカ基板の外形を基準としたレプリカ基板２０のメサ部の位置を算出する。

その後、レプリカ基板２０はステージ８に搬送される。制御部９は、ステージ８に搬送されたレプリカ基板２０に対して、アライメントスコープ３またはインプリントスコープ４を用いて、外形計測を行う。制御部９は、この計測値に基づき例えばレプリカメサ部２３の中心をステージ８の中心に合わせるように、レプリカ基板保持部２１および／またはステージ８の補正駆動を行う。この補正駆動は、レプリカ基板２０をステージ８に搬送する過程で行ってもよい。

これ以降、事前調整工程で使用される複数のレプリカ基板においても、搬送毎にレプリカメサ検出モジュール２７においてレプリカ基板の外形とレプリカメサ部の検出を行う。そして、メモリに記憶されている目標値を参照してステージ８の中心にレプリカ基板２０のレプリカメサ部２３の中心を合わせる。

（準備工程）
準備工程では、まず、レプリカメサ検出モジュール２７によってレプリカ基板２０のレプリカメサ部２３の位置とレプリカ基板の外形が検出され、計測結果が制御部９に送られる。制御部９は、この計測結果と事前調整工程で記憶した計測値（目標値）に基づいて、レプリカメサ部２３の中心がステージ８の中心に位置するように不図示のレプリカ基板搬送装置またはステージ８を制御する。このときのステージ８の駆動は、レプリカ基板保持部２１のみの駆動でもよいし、ステージ８のみの駆動でもよいし、レプリカ基板保持部２１およびステージ８の両方の駆動でもよい。

準備工程におけるその他の工程、および、インプリント工程の内容は第３実施形態と同一のため省略する。

＜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１３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１３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１３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１３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１３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１３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。

１：インプリント装置、５：インプリントヘッド、６：型保持部、７：駆動部、１０：パターン検出部、１１：型、１２：パターン部、１３：基板、１４：インプリント材

Claims (9)

1. パターンが形成された型と基板の上のインプリント材とを接触させて前記インプリント材を硬化させ、前記硬化したインプリント材と前記型とを引き離すことによって、前記基板の上にパターンを形成するインプリント装置であって、
   型を保持する型保持部と、
   前記型のパターン部の位置および前記型の外形を検出する検出部と、
   前記検出部による検出の結果から得られた、前記型の外形を基準とした前記パターン部の位置と、予め得られた前記型の外形を基準とした前記パターン部の位置の目標値とに基づいて、前記パターン部が所定の基準位置に位置するように、前記型保持部が前記型を保持した状態で前記型保持部を移動させるよう前記型保持部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. 基板を保持する基板保持部と、
   前記型と前記インプリント材との接触および引き離しを行うために、前記型保持部と前記基板保持部との相対距離を変更する駆動部と、を有し、
   前記制御部は、前記所定の基準位置を前記駆動部の駆動力作用点の中心に設定し、前記検出部による検出の結果に基づいて前記パターン部の中心が前記駆動部の駆動力作用点の中心に位置するように前記型保持部を制御する、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. 前記パターン部は、前記型の一面において周辺の領域よりも突出したメサ部に形成され、
   前記検出部は、前記メサ部の側面を検出するように構成されている、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. 前記検出部は、前記型保持部に配置される、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. 前記検出部は、前記型の搬送経路中の、前記型保持部から離れた位置に配置され、前記型が前記型保持部によって保持される前に前記パターン部の検出を行う、ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
6. 前記検出部は、前記パターン部を視野に収めて撮像する撮像部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装置。
7. 前記制御部は、
   外形に対するパターン部の位置が既知である基準型を前記型保持部に保持させ、前記基準型の前記パターン部の中心と前記所定の基準位置とが合致した状態での前記検出部による検出の結果を目標値としてメモリに記憶しておき、
   前記型が前記型保持部に保持されたとき、前記検出部による検出の結果および前記目標値に基づいて、前記型の前記パターン部が前記所定の基準位置に位置するように前記型保持部を制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記インプリント装置は、前記型をマスターモールドとし、前記基板をブランクモールドであるレプリカ基板とし、前記レプリカ基板の上に前記インプリント材のパターンが形成された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り、
   前記レプリカ基板は、該レプリカ基板の一面において周辺の領域よりも突出した、前記インプリント材が供給されるレプリカメサ部を有し、
   前記インプリント装置は、
   前記レプリカ基板を保持するレプリカ基板保持部と、
   前記レプリカ基板保持部に保持された前記レプリカ基板の前記レプリカメサ部を検出するメサ検出部と、を有し、
   前記制御部は、前記メサ検出部による検出の結果に基づいて前記レプリカメサ部が所定の基準位置に位置するように前記レプリカ基板保持部を制御する、
   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. 請求項１乃至８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。

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