WO2025239031A1 - 膜形成装置、膜形成方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

基板の上に硬化性組成物の膜を形成する膜形成装置である。膜形成装置は、基板の上の硬化性組成物と接触する領域を有するテンプレートを保持するテンプレート保持部と、基板を保持する基板保持部と、基板の上の硬化性組成物をテンプレートに接触させた状態で硬化させ、テンプレートと硬化性組成物を剥離することで、硬化性組成物の膜を形成する膜形成処理を行った後に、テンプレートと基板または基板上の硬化性組成物とを接触させた状態で、テンプレートと基板の間にある異物を検知する検知手段と、を有する。

Description

膜形成装置、膜形成方法、および物品の製造方法

　本発明は、膜形成装置、膜形成方法、および物品の製造方法に関する。

　半導体デバイスの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加えて、基板上の未硬化の硬化性材料を型で成形して硬化させ、基板上に硬化性材料のパターンを形成する微細加工技術が注目されている。かかる技術は、インプリント技術と呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細なパターンを形成することができる。

　インプリント技術の１つとして、光硬化法がある。光硬化法を採用したインプリント装置は、基板上のショット領域に供給された光硬化性の硬化性材料を型で成形し、光を照射して硬化性材料を硬化させ、硬化した硬化性材料から型を引き離すことで、基板上にパターンを形成する。

　また、近年では、基板上の硬化性材料を平坦化する技術が提案されている。特許文献１に開示された技術は、基板の段差に基づいて硬化性材料を滴下し、滴下した硬化性材料に型の平面を接触させた状態で硬化性材料を硬化することで平坦化の精度向上を図るものである。平坦化システムにおいて、欠陥を如何に少なくして、良品数を上げるかは主要性能の一つである。欠陥の原因の一つとして、重ね合わせる型と基板との間に存在する異物がある。型と基板との間に異物が存在する場合、異物が挟まれた箇所の硬化性材料が型の平面と接触せず、異物によって凹形状になってしまいうる。このような現象は、硬化性材料の上面を平坦化する装置では欠陥となる。

　特許文献２では、型と基板との異物が挟まれているかどうかを、型と基板間の接触面積が同心円状に広がる干渉縞の崩れ具合から検出する方法を示している。

特表２０１１－５２９６２６号公報 特開２０１５－０５６５８９号公報

　しかし、特許文献２の異物検知方法は、基板全面を一度に平坦化するシステムでは、観測エリアが広く解像度も大きくせざるを得ない。型と基板を硬化性材料介した状態で撮像部の解像限界（例えば７０μｍ）以下の小さな異物は検出するのが困難であるという課題があった。

　また、基板搬送時に付着した装置内外からの異物の他に型と基板の間に介在している硬化性材料に含まれている不純物や基板から剥がれた硬化した硬化性材料も異物となりうる。型と基板に挟まれた硬化性材料を光硬化させ離型させた際、通常、硬化性材料は基板側に残るが、一部の硬化性材料が基板から剥がれ、型の表面に付着し、異物となりうる。硬化した硬化性材料の厚みは数１０ｎｍから数１００ｎｍ程度であり、同じ大きさ程度の他の小さな異物も含めて、このような異物が型の表面に付着してしまうと基板側に転写され続け、不良品を増やしてしまう。

　そこで、本発明は、異物を検知するために有利な技術を提供することを例示的目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明の一側面としての膜形成装置は、基板の上に硬化性組成物の膜を形成する膜形成装置であって、前記基板の上の前記硬化性組成物と接触する領域を有するテンプレートを保持するテンプレート保持部と、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板の上の前記硬化性組成物を前記テンプレートに接触させた状態で硬化させ、前記テンプレートと前記硬化性組成物を剥離することで、前記硬化性組成物の膜を形成する膜形成処理を行った後に、前記テンプレートと前記基板または前記基板上の前記硬化性組成物とを接触させた状態で、前記テンプレートと前記基板の間にある異物を検知する検知手段と、を有することを特徴とする。

　本発明によれば、異物を検知するために有利な技術を提供することができる。

第１実施形態の膜形成装置の構成例を示す概略図である。 型と基板上の硬化性材料とが接触している状態の平坦化装置を示す概略図である。 平坦化装置における平坦化処理を説明する図である。 型と基板との間に異物が存在する状態の一例を説明する図である。 平坦化処理において異物による欠陥が発生する一例を説明する図である。 第１実施形態に係る異物検知を説明する図である。 第１実施形態に係る平坦化プロセス内での異物検知フローの一例を示す図である。 第２実施形態に係る異物検知を説明する図である。 第２実施形態に係る平坦化プロセス内での異物検知フローの一例を示す図である。 第３実施形態に係る異物検知を説明する図である。 第４実施形態に係る平坦化プロセス内での異物検知フローの一例を示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。

　以下に、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。
＜第１実施形態＞
　図１は、第１実施形態に係る膜形成装置の構成を示す概略図である。明細書および図面においては、水平面をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向が示される。一般には、被処理物体である基板３はその表面が水平面（ＸＹ平面）と平行になるように基板保持部の上に置かれる。よって以下では、基板３の表面に沿う平面内で互いに直交する方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。また、以下では、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方向といい、Ｘ軸周りの回転方向、Ｙ軸周りの回転方向、Ｚ軸周りの回転方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向という。

　本実施形態では、膜形成装置として平坦化装置１を用いる。平坦化装置１は、テンプレート２（型またはスーパーストレートともいう）を用いて基板３上の硬化性材料を平坦化する装置である。平坦化装置１は、基板上の硬化性材料とテンプレート２とを接触させた状態で硬化性材料を硬化させ、硬化した硬化性材料とテンプレート２を引き離すことで基板上に硬化性材料の大局的または局所的な平坦面（平坦化膜）を形成する。

　テンプレート２は、基板上の硬化性材料と接触させるための平坦面を有し、該平坦面を硬化性材料と接触させることで硬化性材料を接触面に倣うように成形するための部材（膜形成部材）である。テンプレート２としては、光照射工程を考慮して光透過性の材料で構成された型を用いるとよい。テンプレート２を構成する材料の材質としては、具体的には、ガラス、石英、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネート樹脂等の光透明性樹脂、透明金属蒸着膜、ポリジメチルシロキサン等の柔軟膜、光硬化膜、金属膜等が好ましい。なお、テンプレート２は、基板のサイズと同じもしくは大きいサイズが好ましく、一つの例では３００ｍｍよりも大きく、５００ｍｍよりも小さい直径の円形が好ましいが、これに限られない。また、テンプレート２の厚さは、好適には、０．２５ｍｍ以上２ｍｍ未満であるが、これに限られない。

　硬化性材料としては、例えば、光が照射されることで硬化する硬化性組成物、例えばＵＶ硬化性液体、である。ＵＶ硬化性液体としては、典型的にはアクリレートやメタクリレートのようなモノマーが用いられうる。硬化性材料は、硬化性組成物または形成可能材料と呼ばれてもよい。硬化性材料は、重合性化合物、光重合開始材、非重合性化合物、溶剤のいずれかを含んでもよく、非重合性化合物として、増感剤、水素供与体、内添型離型材、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分の少なくともいずれかを含んでもよい。本実施形態の硬化性材料は、例えば、波長２００～３８０ｎｍの光（紫外線）の照射により硬化する。紫外線を照射されることで硬化する。ただし、硬化性材料はこの限りではなく、紫外線以外の電磁波によって硬化されてもよい。

　平坦化装置１は、基板３を保持するチャック４、チャック４を保持しＸＹ方向に駆動することが可能な基板ステージ６、基板ステージ６を支持し、平坦化装置１の土台となるベース１２を有する。また、平坦化装置１は、上方部、言い換えると、チャック４に保持された基板３と対向可能な位置にテンプレート２を保持し、Ｚ方向に昇降する駆動部を有する接触モジュール５（テンプレート保持部、型保持部、インプリントヘッド）を備える。平坦化装置１は、接触モジュール５のさらに上方部にテンプレート２及び基板３を撮像可能な撮像部７を有する。接触モジュール５および撮像部７はトップベース１１に支持されている。トップベース１１はその他、テンプレート２および基板３を計測することが可能な計測センサ８、硬化性材料を硬化させることが可能な硬化モジュール９、および硬化性材料を基板３に塗布（供給）する塗布器１０（供給部）を支持する。また、平坦化装置１は、平坦化装置１の動作を制御する制御部１３をさらに有する。

　基板３は、搬送ハンド（不図示）を含む基板搬送部（不図示）によって、平坦化装置１の外部から搬入される。基板ステージ６をベース１２の平面内で基板搬入箇所に移動させたあと、搬送ハンドから基板３が受け渡され、チャック４に基板３が保持される。

　基板ステージは、少なくともＸ軸またはＹ軸の１軸方向に駆動可能であって、トップベース１１に支持されているユニットの下方を通過するための駆動ストロークを有する。基板ステージは、ＸＹの２軸駆動可能な駆動部を有することが望ましい。また、基板ステージ６は、Ｚ軸回転方向の駆動を有することで、テンプレート２と基板３間で回転方向の位置合わせが必要な場合に対応可能となるため、Ｚ軸回転方向の駆動を有することが更に望ましい。基板ステージ６内の駆動機構の一例としては、チャック４を含めた可動させるユニットの動力源となるリニアモータなどのアクチュエータやｎｍオーダーで位置を把握するエンコーダ、基板ステージ６をベース１２から数μｍ浮上させるエアガイド等である。チャック４は、真空吸着方式、または静電吸着方式によって基板３を吸着保持する。チャック４と基板ステージ６は基板保持部として機能する。

　接触モジュール５は、Ｚ方向に昇降する駆動部として、一例としてはリニアモータやエアシリンダといったアクチュエータを有する。また、接触モジュール５は、Ｚ方向にシフト可能な他、テンプレート２を傾かせる駆動等も可能である。さらに、接触モジュール５は、接触モジュール５の位置を把握するためのエンコーダ、および複数の力検知センサを有しうる。接触モジュール５には、光透過部材（例えば石英板）とテンプレート２で区切られた空間が設けられていてもよく、空間内の圧力を調整することにより接触時や離間時のテンプレート２を変形することができる。接触モジュール５は、テンプレート２を基板３上の硬化性材料に接触させる際、テンプレート２の中心から接触開始し、テンプレート２周辺方向に向かって接触していくようにテンプレート２の支持する面側にエア圧力を高められる機構を有しうる。本実施形態では、接触モジュール５においてテンプレート２を保持する方法としては真空吸着方式を用いているが、板バネでテンプレート２を支持する方法や静電吸着方式を用いてもよい。

　撮像部７は、テンプレート２と基板３上の硬化性材料が接触する部分を観察するための光学系及び撮像系を有する。撮像部７によって基板３上の硬化性材料の拡がりの様子を観察することができ、その結果を元に硬化性材料の供給量や塗布のパターンを最適化することができる。また、撮像部７は、テンプレート２からの反射光と基板３の反射光によって生じる干渉色を画像として取得する。

　計測センサ８は、透明なテンプレート２の上方の面、即ち、硬化性材料と接触する面とは反対側の表面までの距離を計測することができるセンサである。また、計測センサ８は、テンプレート２と接触している状態の有無に関わらず基板３の表面までの距離を計測することも可能である。計測センサ８は、一例としては、白色ＬＥＤ光源を有する測距センサや、白色ＬＥＤ光源よりも広範囲な波長領域で安定した高輝度発光を実現でき白色ＬＥＤよりも広い範囲で高精度を測定可能なマルチカラー光で照射する測距センサである。本実施形態の計測センサ８は、一例として、計測スポット径が数μｍから数１００μｍで、計測分解能は数ｎｍ、計測再現性も数ｎｍであるセンサである。このような測距センサは、計測スポット径が比較的小さいため、より小さな凹凸も見逃すことなく計測可能である。

　なお、上述の通り、計測センサ８の計測スポット径は、比較的小さいため、基板３全域を計測するためには、基板ステージ６を走査させながら計測センサ８で基板３全面を計測する。また、基板３全域の計測よりも時間を短縮させる手段として、基板３の表面を局所的に計測することも可能である。

　例えば、硬化性材料が光で硬化する材料である場合、硬化モジュール９は、少なくとも一つの光源を有し、硬化性材料が硬化する波長の光を発生させ、テンプレート２によって成形されている硬化性材料に向けて光を照射する。これによって硬化性材料は、テンプレート２の形状に倣って硬化させられる。光源は、ＵＶランプやＵＶＬＥＤなどでありうる。例えば、硬化性材料が熱で硬化する材料である場合、硬化モジュール９は、ヒーターなど熱源を有しうる。なお、硬化モジュール９は光源及び熱源両方を有するユニットであってもよい。

　塗布器１０は、複数のノズルを有し、複数のノズルから硬化性材料を基板３に向かって吐出する。ノズル径は数μｍから数１０μｍのサイズであり、塗布器１０内にある複数のノズルからそれぞれピコリットルオーダーの大きさもしくはそれ以上のサイズの液滴で硬化性材料を基板３に吐出する。液滴のサイズや液滴の位置（配置）は変更することができる。例えば、液滴の密度分布を調整することで、テンプレート２と基板３に挟まれた状態での硬化性材料の厚みを面内で意図的に変えることができる。このような調整により、基板表面にパターン段差があったとしても、テンプレート２と接触させることで、面をフラットにすることができる。また、テンプレート２と基板３に挟まれた状態での硬化性材料の厚みも任意に設定できる。なお、基板搬送部によって、既に硬化性材料が供給されている基板３が平坦化装置１内に搬入される場合は、塗布器１０は平坦化装置１に構成されていなくてもよい。即ち、塗布器１０として外部装置を用いてもよい。

　制御部１３は、平坦化装置１の各ユニットの動作を制御する。具体的には、制御部１３は、例えば、基板ステージ６および接触モジュール５の駆動、撮像部７の撮像動作、計測センサ８の計測動作、および塗布器１０による塗布動作を制御する。制御部１３は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサおよびメモリ等の記憶部を有するコンピュータによって構成されうる。制御部１３は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、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てもよい。

　図２は、テンプレート２と基板３上の硬化性材料とが接触している状態の平坦化装置１を示す概略図である。基板ステージ６を駆動させて、基板３をテンプレート２の真下に移動させた後、接触モジュール５によってテンプレート２を基板３へ近づける。なお、この時、基板３を駆動することにより基板３をテンプレート２へ近づけるまたは、テンプレート２および基板３の両方を駆動させることにより、テンプレート２と基板３を近づけてもよい。テンプレート２と基板３が近づく際、テンプレート２の基板３上の硬化性材料と接触させる面の反対側にエアによる加圧を行う。これにより、テンプレート２は基板３へ向かって下凸形状となり、テンプレート２の表面のうち、テンプレート２の中心部分が最も基板３に近い状態で、テンプレート２を基板３へ近づけていき、テンプレート２と基板３上の硬化性材料とは中心から接触する。接触開始後も接触モジュール５によりテンプレート２を基板３に近づけていき、エア加圧は徐々に小さくしながら接触させていく。これにより、テンプレート２基板３上の硬化性材料は、同心円状に接触していき、基板端部まで接触したときには、接触モジュール５の降下駆動も停止し、エア加圧は０となる。ここで、力検知センサにより基板面にテンプレート２が載ったことを確認した後、接触モジュール５はテンプレート２のエア吸着を停止し、接触モジュール５は上方へ退避する。この動作により、テンプレート２が接触モジュール５から解放され、テンプレート２の平坦面が基板３の上の硬化性材料に完全に接触し、テンプレート２の平坦面が基板３の表面形状に倣った状態（接触状態）となる。

　次に、本実施形態における膜形成処理の流れについて概要を説明する。図３は、平坦化装置１における平坦化処理を説明する図である。ここでは、基板全面上に硬化性材料を滴下して、その硬化性材料とテンプレート２を接触させて、硬化性材料を平坦化させる処理について説明するが、基板３の一部の領域上の硬化性材料とテンプレート２を接触させて、硬化性材料を平坦化させてもよい。

　まず、図３（Ａ）に示すように、下地パターン３ａ有する基板３に対して、塗布器１０によって硬化性材料２０が供給あるいは配置される。図３（Ａ）は、基板３の上に硬化性材料２０を供給し、硬化性材料２０にテンプレート２（の平坦面２ａ）を接触させる前の状態を示している。次いで、基板３が塗布器１０の下方から接触モジュール５の下方へと、基板ステージ６によって搬送される。

　次いで、図３（Ｂ）に示されるように、基板３の上の硬化性材料２０とテンプレート２（の平坦面２ａ）とが接触するように基板３とテンプレート２との距離が接触モジュール５の駆動部によって、調整される（接触工程）。図３（Ｂ）は、テンプレート２が接触モジュール５から解放され、テンプレート２の平坦面２ａが基板３の上の硬化性材料２０に完全に接触し、テンプレート２の平坦面２ａが基板３の表面形状に倣った状態を示している。

　そして、図３（Ｂ）に示す状態で、基板ステージ６を硬化モジュール９の下方の硬化位置へ駆動する。そこで、硬化モジュール９の光源から、テンプレート２を介して、基板上の硬化性材料２０に硬化用のエネルギーが照射され、これによって硬化性材料２０が硬化する（硬化工程）。

　次に、基板ステージ６を接触モジュール５の下方の位置まで駆動させ、基板３の上の硬化した硬化性材料２０からテンプレート２が分離されるように基板３とテンプレート２との距離が接触モジュール５によって調整される。具体的には、基板ステージ６が接触モジュール５の下方へ戻ったあと、接触モジュール５が下降し、Ｚ方向の位置や力検知を確認しながら、再びテンプレート２をエア吸着し、テンプレート２を上昇させ、基板３と剥離させる（離型工程）。基板３側には硬化性材料が剥がれないコーティングがされており、テンプレート２は硬化性材料が剥がれやすいコーティングが施されている。また、テンプレート２と基板３を剥がす（離型する）際、数１０～数１００Ｎもかかるため、基板ステージからのアシスト機構（不図示）も存在し、離型時に基板ステージ６側からアシスト機構によって基板３には直接触れずテンプレート２を押して、剥がしている。

　これにより基板３の全域において、均一な厚さの有する硬化性材料の層（平坦化層）を形成することができる。ここで、便宜上、硬化した硬化性材料を硬化性材料２１とする。図３（Ｃ）は、基板３の上に硬化性材料の硬化物からなる平坦化層が形成された状態を示している。

　このような平坦化処理において、テンプレート２と基板３との間に異物が存在すると、欠陥が発生しうる。図４は、テンプレート２と基板３との間に異物が存在する状態の一例を説明する図である。具体的には、本図では、テンプレート２と基板３が硬化性材料２０を介して接触しており、異物３０も挟まれている状態を示している。硬化性材料２０の接触時の厚みは前述のとおり数１０ｎｍから数１００ｎｍであり、異物３０は例えばμｍオーダーや、巨大なサイズの１００μｍオーダーの異物である。

　異物３０は所定を超えるサイズであれば、接触工程において撮像部７によって確認することで、検知することが可能である。具体的には、テンプレート２の平坦面２ａが基板３の表面形状に倣った状態で、撮像部７でテンプレート２と基板３の接触による干渉縞を計測することにより、テンプレート２と基板３の間に存在する異物３０を確認することができる。しかしながら、異物３０が撮像部７の解像度以下のサイズであると、撮像部７による異物検知では検知できない場合がある。

　計測センサ８による計測では硬化性材料２０の厚みよりも大きなサイズ、具体的には、例えば、硬化性材料２０の厚みの数倍のサイズの異物であれば検知可能である。計測センサ８による異物の検知は、例えば、異物のない綺麗な（清浄な）基板３を計測センサ８で計測し、洗浄後などの綺麗な（清浄な）テンプレート２を綺麗な基板３に接触させた状態で計測したものをリファレンス（基準）とする。その後、媒体の生産工程の平坦化処理で使用する基板や平坦化装置１の品質をチェックするタイミングで使用する基板単体を計測し、基板とテンプレートを接触させた状態でも局所的に複数点計測する。そして、計測結果をリファレンスと比較することで局所的な変化等も計測することが可能である。さらに、比較対象の基板単体の持っているうねりや反り、段差といったものと綺麗な基板３との差分と、テンプレート２と接触している状態での差分を確認し、各々の差分の差を確認することで、異物の有無、異物の位置、および異物の大きさの情報を得ることができる。

　差分を確認する際、計測対象の基板と計測センサ８の距離は例えば装置内の温度変化によりトップベース１１とベース１２の相対位置が変わり、計測センサ８の値が変化するため、計測面全体の値の変化は一次近似し、リファレンスとの差分に用いる。差分を確認する際は、基板面内の局所的な変化を確認し、場合によっては再度差分結果で変化していそうなエリアを重点的に再計測する。

　しかしながら、液状の硬化性材料２０のメニスカス力（りょく）により、異物は潰される方向に力がかかるため、異物が硬化性材料２０の厚みよりも小さくなりやすい。異物が硬化性材料２０の厚みよりも小さいと、計測センサ８による検知では、異物が検知できない場合がある。

　図５は、平坦化処理において異物による欠陥が発生する一例を説明する図である。本図は、硬化モジュール９で硬化性材料を硬化し、離型した後を示した図である。離型後に、基板３側に硬化性材料２１は残るが、離型時にテンプレート２側に異物３０や硬化性材料片３１が付いてしまうことがある。硬化性材料片３１の面積はサブμｍオーダーからｍｍオーダーまであり、厚みは硬化性材料２１相当の高さである。硬化性材料２１は異物３０や硬化性材料片３１により、凹形状２２ａおよび２２ｂができてしまい、欠陥となり、基板の平坦化に悪影響を及ぼしうる。また、テンプレート２についた異物３０や硬化性材料片３１は、後に行われる平坦化処理において、別の基板３へも同様に凹形状の欠陥を発生させうる。テンプレート２に付着した異物３０や硬化性材料片３１は、テンプレート２から剥がれない限り、基板３対して欠陥を発生させうる。このため、欠陥が複数枚の基板３に対して起こりうる。なお、本明細書において、異物という場合、パーティクルや硬化性材料片３１を含む。

　図６は、第１実施形態に係る異物検知を説明する図である。本図は、図５の状態から基板ステージ６を移動させた状態で再びテンプレート２を基板３の上に置いた状態を示している。基板ステージ６の移動は水平方向（ＸＹ方向）にシフトもしくは回転移動であり、移動量はμｍオーダーから数ｍｍまでの移動でよい。基板３とテンプレート２を水平方向に相対的に位置をずらす、言い換えると、基板３とテンプレート２の水平方向の相対位置を変更する。この動作により、異物３０や硬化性材料片３１に対して、それらにより硬化性材料２１にできた欠陥である凹形状２２ａおよび２２ｂの位置とずらすことができる。図６の状態であれば、硬化性材料２１は、硬化された後の状態であるため固体であり、メニスカス力も働かない。そのため、異物３０や硬化性材料片３１により、テンプレート２の変形量は液状の硬化性材料２０が間にあるときと比べて大きな変形となるため撮像部７による異物検知の分解能を向上させることができる。よって、例えば、１００ｎｍのサイズの異物も撮像部７で検知可能となる。また、計測センサ８による検知もテンプレート２の変形が大きくなることから容易になる。

　本実施形態の異物検知では、検知手段として、撮像部７と計測センサ８のいずれを用いても良い。また、撮像部７の画像に基づいて異物の位置を確認した後、異物が確認された位置を計測センサ８で計測し、異物のサイズを特定してもよい。この場合、計測センサ８による計測点数を減らすことが可能となる。

　図７は、第１実施形態に係る平坦化プロセス内での異物検知フローの一例を示す図である。このフローチャートで示す各動作（ステップ）は、制御部１３の制御によって実行されうる。

　基板３を平坦化装置１内に搬入した後、塗布器１０によって硬化性材料２０を基板３全面に塗布する（供給する）（Ｓ１１０）。その後、基板ステージ６によって基板を塗布器１０の下方から接触モジュール５の下方へと移動させ、接触モジュール５を降下させ、基板３の上の硬化性材料２０とテンプレート２（の平坦面）とを接触させる（Ｓ１１１）。

　テンプレート２と基板３は中心から接触し始め、テンプレート２が接触モジュール５から解放されて、基板３とテンプレート２は硬化性材料２０を介して全域で接触が完了し充填完了となる（Ｓ１１２）。そして、接触モジュール５から解放されたテンプレート２を支持した状態で、基板ステージ６を硬化モジュール下方まで移動させ、硬化モジュール９から硬化用のエネルギーを照射させて硬化性材料２０を硬化させる（Ｓ１１３）。硬化後、基板ステージ６を接触モジュール５下に移動させ、テンプレート２を接触モジュール５に保持させてテンプレート２と基板３上の硬化性材料２１を剥がす（Ｓ１１４）。このＳ１１０～Ｓ１１４の一連の処理を平坦化処理（形成工程）という。

　平坦化処理が完了した後、基板ステージ６を水平方向（ＸＹ方向）にわずかに移動させることにより、テンプレート２と基板３の水平方向の相対位置を変更する（Ｓ１１５）。なお、このとき接触モジュール５が水平方向（ＸＹ方向）に駆動可能である場合には、接触モジュール５、または基板ステージ６および接触モジュール５の双方を駆動して、テンプレート２と基板３の水平方向の相対位置を変更してもよい。

　その後、再度、テンプレート２を基板３上に置く（Ｓ１１６）。言い換えると、再度接触工程を行う。Ｓ１１６の状態は、接触モジュール５でテンプレート２を保持している状態である。この状態で、撮像部７により画像を取得する、または接触モジュール５からテンプレート２を切り離してから撮像部７により画像を取得する、もしくは計測センサ８でテンプレート２の平面内の高さの差を計測する（Ｓ１１７）。

　撮像部７により取得した画像、または計測センサ８の計測結果に基づいて、制御部１３が異物が検知されたか否かを判定する（Ｓ１１８）。即ち、制御部１３は、撮像部７により取得した画像、または計測センサ８の計測結果に基づいて、異物の有無の情報を取得する。具体的には、撮像部７により取得した画像において充填後に干渉縞が残っている、計測センサ８の計測結果において平面内の高さの近似面から凸部が確認されるといった異物特有の変化が見られた場合、異物がある（異物が検知された）と判定する（Ｙｅｓ）。異物があると判定した場合、制御部１３は、テンプレート２の面内での異物位置や異物サイズを算出することで、異物の位置情報および異物の大きさの情報を取得する（Ｓ１１９）。その後、テンプレート２を装置外に搬出し洗浄を行う、または、装置内で粘着性のある基板でテンプレート２の表面の異物を除去する、もしくはエアブローもしくはエアバキュームで異物を除去するなどのテンプレート２のクリーニングを行う。なお、クリーニングの方法はこれらに限られるものではない。異物の大きさおよび位置を算出することで、算出した異物の位置および大きさに基づいて局所クリーニングを行うことも可能となる。これにより、クリーニングに要する時間を短縮することができる。なお、装置外で洗浄するには時間がかかるため、装置外での洗浄に代えて、テンプレートを交換してもよい（Ｓ１２０）。

　なお、ここでは、平坦化プロセス内で異物検知を行う例について説明したが、異物検知（Ｓ１１５～Ｓ１１８、検知工程）は、例えば、所定の周期で行っても良いし、平坦化プロセスにおいて欠陥発生等の異常が発生した場合に行ってもよい。また、平坦化装置１の品質をチェックするプロセス内で異物検知を行っても良い。平坦化装置１の品質をチェックするプロセス内で異物検知を行う場合、平坦化装置１の品質をチェックするプロセスにおいて、異物検知を行う前に少なくとも１回平坦化処理を行う。

　以上、本実施形態によれば、テンプレート２と基板３との間に存在する異物が比較的小さい場合であっても、異物を検知することが可能となる。

＜第２実施形態＞
　次に図８および９を用いて、第２実施形態について説明する。なお、上述の実施形態と同一または同様の構成または工程については同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。図８は、第２実施形態に係る異物検知を説明する図である。ここでは、平坦化処理後に、テンプレート２と基板３上の硬化性材料２１を直接、接触させるのではなく、液状の硬化性材料を介して接触させる。具体的には、図８は、図５の状態から基板ステージ６を移動させ、塗布器１０により、基板３の上に形成された平坦化層（硬化性材料２１）の上に硬化性材料４０を塗布し、テンプレート２と基板３上の液状の硬化性材料４０とを接触させた状態を示している。硬化性材料４０は硬化した硬化性材料２１の厚みよりも薄い厚みである。一例としては、硬化した硬化性材料２１が１００ｎｍであったとき、硬化性材料４０は３０ｎｍ程度の厚みであり、硬化した硬化性材料２１に対して、半分以下の厚みであることが望ましい。

　硬化した硬化性材料２１を離テンプレートするときに発生した硬化性材料片３１の高さは硬化した硬化性材料２１と同じと考えてよく、一例としては１００ｎｍである。硬化性材料４０の厚みを硬化性材料２１よりも薄くすることで、硬化性材料片３１による凸部を確認することが可能となる。また、再度、接触工程を行うときは、図６のときと同様に最初の接触工程の際の重ね合わせの位置よりもわずかにずらしておくことが望ましい。未硬化の硬化性材料４０を介してテンプレート２と基板３が接触しているときは先述しているメニスカス力によって凹凸量は小さくなるため、高精度で測れる計測センサ８でテンプレート２の上面を計測することが望ましい。

　図９は、第２実施形態に係る平坦化プロセス内での異物検知フローの一例を示す図である。このフローチャートで示す各動作（ステップ）は、制御部１３の制御によって実行されうる。本実施形態のＳ１１０～Ｓ１１４は、第１実施形態の図７におけるＳ１１０～Ｓ１１４と同様の工程であるため説明を省略する。

　本実施形態では、Ｓ１１４の離型をした後、同じ基板３、即ち、平坦化層が形成された基板３に、Ｓ１１０よりも少ない量の硬化性材料を塗布する（Ｓ３１５）。言い換えると、Ｓ１１０よりも薄い厚みで硬化性材料を塗布する。その後、再度、接触（Ｓ３１６）および充填（Ｓ３１７）を行う。ここで、Ｓ３１６およびＳ３１７は、Ｓ１１１およびＳ１１２と同様の工程であるため、説明を省略する。そして、その後、第１実施形態の図７におけるＳ１１７～Ｓ１２０と同様の工程を行う。

　以上、本実施形態によれば、テンプレート２を未硬化の硬化性材料４０と接触させるため、テンプレート２が破損することを低減することができる。

＜第３実施形態＞
　次に図１０を用いて、第３実施形態について説明する。上述の実施形態と同一または同様の構成については同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。図１０は、第３実施形態に係る異物検知を説明する図である。具体的には、本図では、図５の状態から基板３を別の清浄な基板４３に変えて、塗布器１０により硬化性材料４０を基板４３に塗布したのち、テンプレート２と基板４３上の硬化性材料４０を接触させた状態を示している。第２実施形態の図８の時と同様に、硬化性材料４０は基板３の平坦化処理において硬化された硬化性材料２１よりも薄い厚みで塗布したものである。本実施形態においても硬化性材料片３１を検知するために、計測センサ８を用いて、基板４３の面内を複数個所計測して基板面内の凹凸から異物の位置や大きさを特定する。

　本実施形態の異物検知フローは、第２実施形態と同様であるため、差異についてのみ説明する。本実施形態では、Ｓ１１４の後、Ｓ３１５の前に、基板３とは異なる、別の基板４３を装置内に搬入する。そして、Ｓ３１５以降は、基板４３を用いて処理を行う。なお、基板４３は、検査用の基板を用いてもよい。

　本実施形態によれば、テンプレート２と基板４３を直接接触させずに、基板４３上の硬化性材料４０を介して接触させるため、テンプレート２と基板４３が直接接触することによる、テンプレート２または基板４３の破損を低減することが可能である。

　なお、本実施形態において、Ｓ３１５を省略しても良い。即ち、テンプレート２と基板４３を直接接触させても良い。この場合、異物に起因したテンプレート２の変形がより大きくなるため、より小さな異物も検知しやすい。

＜第４実施形態＞
　次に、図１１を用いて、第４実施形態について説明する。上述の実施形態と同一または同様の構成または工程については同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。図１１は、第４実施形態に係る平坦化プロセス内での異物検知フローの一例を示す図である。このフローチャートで示す各動作（ステップ）は、制御部１３の制御によって実行されうる。本実施形態のＳ１１０～Ｓ１１９は、第１実施形態の図７と同様の工程である。

　本実施形態では、Ｓ２２０において、テンプレート２のクリーニングを装置内で実施する。その後、一度離型した基板３上に再度、テンプレート２を置いて異物検知を行う。具体的には、テンプレート２に付着した異物の場所が特定できた場合、例えば、基板ステージ６上に有するエアバキュームノズル（不図示）を用いて局所的に異物除去を行い、その後、再度異物検知（Ｓ１１５～Ｓ１１８）を行う。

　本実施形態の場合、テンプレート２をクリーニングした後の確認を直ぐに実施することができ、ダウンタイムを短くすることができ、またテンプレート２を交換せずに使い続けることでランニングコストも抑えることができる。

　その後、基板ステージ６は、テンプレート２を載せたまま、計測センサ８および硬化モジュール９の下に移動可能であり、テンプレート２上面の凹凸を計測したり、テンプレート２と基板３の間にある硬化性材料を硬化させることができる。

＜インプリント装置の実施形態＞
　上述の実施形態は基板の上の組成物であるインプリント材と、凹凸パターンを有するテンプレート（型ともいう）との接触を行うことによってテンプレートのパターンをインプリント材に転写するインプリント処理を行うインプリント装置に適用することも可能である。インプリント処理（形成工程）の流れは、図７のＳ１１０～Ｓ１１４と同様であるが、インプリント処理の場合、接触工程（Ｓ１１１）の前に、テンプレートと基板の位置合わせを行う必要がある。 

　上述の実施形態をインプリント装置に適用する場合、基板には硬化性材料のパターンが形成されていてもよいが、この場合、パターン情報を入手し、パターンの段差によるテンプレート２の凹凸の変化を取得しておく必要がある。これにより、制御部１３は、テンプレート２の凹凸の変化が基板の段差によるものか異物によるものかを判断する。

　＜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、テンプレート（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。テンプレートとしては、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は、物品の製造方法を説明するための図である。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エハ等の基板３ｚ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、インプリント用のテンプレート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３ｚとテンプレート４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚはテンプレート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テンプレート４ｚを透して照射すると、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、テンプレート４ｚと基板３ｚを引き離すと、基板３ｚ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、テンプレートの凹部が硬化物の凸部に、テンプレート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にテンプレート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。

　なお、テンプレート４ｚとして、凹凸パターンを設けた回路パターン転写用のテンプレートを用いた例について述べたが、凹凸パターンがない平面部を有する部材（平面テンプレート）であってもよい。

＜その他の実施形態＞
　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および変更が可能である。

　本発明は、上述の実施形態の１つ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出し実行する処理でも実現可能である。また、１つ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。

　本実施形態の開示は、以下の構成を含む。
（構成１）
　基板の上に硬化性組成物の膜を形成する膜形成装置であって、
　前記基板の上の前記硬化性組成物と接触する領域を有するテンプレートを保持するテンプレート保持部と、
　前記基板を保持する基板保持部と、
　前記基板の上の前記硬化性組成物を前記テンプレートに接触させた状態で硬化させ、前記テンプレートと前記硬化性組成物を剥離することで、前記硬化性組成物の膜を形成する膜形成処理を行った後に、前記テンプレートと前記基板または前記基板上の前記硬化性組成物とを接触させた状態で、前記テンプレートと前記基板の間にある異物を検知する検知手段と、を有することを特徴とする膜形成装置。

（構成２）
　前記テンプレート保持部および前記基板保持部の少なくとも一方を駆動する駆動部と、
　前記駆動部を制御する制御部と、を有することを特徴とする構成１に記載の膜形成装置。

（構成３）
　前記制御部は、少なくとも１回、前記膜形成処理が行われた後に、前記駆動部に、前記テンプレートと前記基板との水平方向の相対位置を変更させてから、前記テンプレートと前記基板の上の前記硬化性組成物とを接触させることを特徴とする、構成２に記載の膜形成装置。

（構成４）
　前記硬化性組成物を供給する供給部を有し、
　前記制御部は、前記テンプレートと前記基板の上の前記硬化性組成物とを接触させる前に、前記供給部に前記基板または前記膜上に前記膜の厚みよりも薄い厚みで前記硬化性組成物を供給させることを特徴とする構成２または３に記載の膜形成装置。

（構成５）
　前記検知手段は、前記テンプレートの前記硬化性組成物と接触する面とは反対側の表面までの距離を計測する測距センサを含み、
　前記制御部は、前記測距センサの計測結果に基づいて、前記異物の有無の情報、前記異物の大きさの情報、および前記異物の位置情報の少なくとも一つを取得することを特徴とする構成２乃至４のいずれか一つに記載の膜形成装置。

（構成６）
　前記測距センサは、さらに前記基板の表面までの距離を計測することを特徴とする構成５に記載の膜形成装置。

（構成７）
　前記検知手段は、前記テンプレートからの反射光と前記基板の反射光によって生じる干渉色を画像として取得する撮像部を含み、
　前記制御部は、前記撮像部が取得した前記画像に基づいて、前記異物の有無の情報、前記異物の大きさの情報、および前記異物の位置情報の少なくとも一つを取得することを特徴とする構成２乃至６のいずれか一つに記載の膜形成装置。

（構成８）
　前記制御部は、前記検知手段よって前記異物が検知された場合に、前記テンプレートのクリーニングを実施させ、再度、前記検知手段による異物の検知を実施させることを特徴
とする構成２乃至７のいずれか一つに記載の膜形成装置。

（構成９）
　前記領域は、平坦面であり、
　前記膜形成装置は、前記テンプレートの前記平坦面と前記基板の上の前記硬化性組成物とを接触させることによって前記基板の上に前記硬化性組成物による平坦化膜を形成する平坦化装置であることを特徴とする構成１乃至８のいずれか一つに記載の膜形成装置。

（構成１０）
　前記テンプレート保持部は、前記テンプレートと前記基板の上の前記硬化性組成物とを接触させた後に、前記テンプレートを解放し、前記テンプレートを前記基板の上の前記硬化性組成物の表面形状に倣わせることを特徴とする構成９に記載の膜形成装置。

（構成１１）
　前記領域は、前記基板の上の前記硬化性組成物に転写すべきパターンを有し、
　前記膜形成装置は、前記テンプレートの前記パターンと前記基板の上の前記硬化性組成物とを接触させることによって前記パターンを前記硬化性組成物に転写するインプリント装置であることを特徴とする構成１乃至８のいずれか一つに記載の膜形成装置。

（構成１２）
　前記検知手段による前記異物の検知に用いられる基板は、前記膜が形成された基板であることを特徴とする構成１乃至１１のいずれか一つに記載の膜形成装置。

（構成１３）
　前記検知手段による前記異物の検知に用いられる基板は、前記膜が形成された基板とは異なる基板であることを特徴とする構成１乃至１１のいずれか一つに記載の膜形成装置。

（方法１）
　基板の上に硬化性組成物の膜を形成する膜形成方法であって、
　前記基板の上の前記硬化性組成物をテンプレートに接触させた状態で硬化させ、前記テンプレートと前記硬化性組成物を剥離することで、前記硬化性組成物の膜を形成する形成工程と、
　前記形成工程の後に、前記テンプレートと前記基板または前記基板上の前記硬化性組成物とを接触させた状態で、前記テンプレートと前記基板の間にある異物を検知する検知工程と、
　を含むことを特徴とする膜形成方法。

（物品の製造方法）
　構成１乃至１３のいずれか一つに記載の膜形成装置を用いて基板上の硬化性組成物を形成する工程と、
　前記硬化性組成物が形成された前記基板を処理する工程と、
　処理された前記基板から物品を製造する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。

（関連出願の相互参照）
　本出願は、２０２４年５月１４日に出願された日本特許出願第２０２４－７８３６２号の利益を主張するものである。また、上記日本特許出願の内容は本明細書において参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

Claims (15)

1. 　基板の上に硬化性組成物の膜を形成する膜形成装置であって、
   　前記基板の上の前記硬化性組成物と接触する領域を有するテンプレートを保持するテンプレート保持部と、
   　前記基板を保持する基板保持部と、
   　前記基板の上の前記硬化性組成物を前記テンプレートに接触させた状態で硬化させ、前記テンプレートと前記硬化性組成物を剥離することで、前記硬化性組成物の膜を形成する膜形成処理を行った後に、前記テンプレートと前記基板または前記基板上の前記硬化性組成物とを接触させた状態で、前記テンプレートと前記基板の間にある異物を検知する検知手段と、を有することを特徴とする膜形成装置。
2. 　前記テンプレート保持部および前記基板保持部の少なくとも一方を駆動する駆動部と、
   　前記駆動部を制御する制御部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
3. 　前記制御部は、少なくとも１回、前記膜形成処理が行われた後に、前記駆動部に、前記テンプレートと前記基板との水平方向の相対位置を変更させてから、前記テンプレートと前記基板の上の前記硬化性組成物とを接触させることを特徴とする、請求項２に記載の膜形成装置。
4. 　前記硬化性組成物を供給する供給部を有し、
   　前記制御部は、前記テンプレートと前記基板の上の前記硬化性組成物とを接触させる前に、前記供給部に前記基板または前記膜上に前記膜の厚みよりも薄い厚みで前記硬化性組成物を供給させることを特徴とする請求項２に記載の膜形成装置。
5. 　前記検知手段は、前記テンプレートの前記硬化性組成物と接触する面とは反対側の表面までの距離を計測する測距センサを含み、
   　前記制御部は、前記測距センサの計測結果に基づいて、前記異物の有無の情報、前記異物の大きさの情報、および前記異物の位置情報の少なくとも一つを取得することを特徴とする請求項２に記載の膜形成装置。
6. 　前記測距センサは、さらに前記基板の表面までの距離を計測することを特徴とする請求項５に記載の膜形成装置。
7. 　前記検知手段は、前記テンプレートからの反射光と前記基板の反射光によって生じる干渉色を画像として取得する撮像部を含み、
   　前記制御部は、前記撮像部が取得した前記画像に基づいて、前記異物の有無の情報、前記異物の大きさの情報、および前記異物の位置情報の少なくとも一つを取得することを特徴とする請求項２に記載の膜形成装置。
8. 　前記制御部は、前記検知手段よって前記異物が検知された場合に、前記テンプレートのクリーニングを実施させ、再度、前記検知手段による異物の検知を実施させることを特徴とする請求項２に記載の膜形成装置。
9. 　前記領域は、平坦面であり、
   　前記膜形成装置は、前記テンプレートの前記平坦面と前記基板の上の前記硬化性組成物とを接触させることによって前記基板の上に前記硬化性組成物による平坦化膜を形成する平坦化装置であることを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
10. 　前記テンプレート保持部は、前記テンプレートと前記基板の上の前記硬化性組成物とを接触させた後に、前記テンプレートを解放し、前記テンプレートを前記基板の上の前記硬化性組成物の表面形状に倣わせることを特徴とする請求項９に記載の膜形成装置。
11. 　前記領域は、前記基板の上の前記硬化性組成物に転写すべきパターンを有し、
    　前記膜形成装置は、前記テンプレートの前記パターンと前記基板の上の前記硬化性組成物とを接触させることによって前記パターンを前記硬化性組成物に転写するインプリント装置であることを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
12. 　前記検知手段による前記異物の検知に用いられる基板は、前記膜が形成された基板であることを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
13. 　前記検知手段による前記異物の検知に用いられる基板は、前記膜が形成された基板とは異なる基板であることを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
14. 　基板の上に硬化性組成物の膜を形成する膜形成方法であって、
    　前記基板の上の前記硬化性組成物をテンプレートに接触させた状態で硬化させ、前記テンプレートと前記硬化性組成物を剥離することで、前記硬化性組成物の膜を形成する形成工程と、
    　前記形成工程の後に、前記テンプレートと前記基板または前記基板上の前記硬化性組成物とを接触させた状態で、前記テンプレートと前記基板の間にある異物を検知する検知工程と、
    　を含むことを特徴とする膜形成方法。
15. 　請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の膜形成装置を用いて基板上の硬化性組成物を形成する工程と、
    　前記硬化性組成物が形成された前記基板を処理する工程と、
    　処理された前記基板から物品を製造する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。