JP6497849B2 - 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。

基板上のインプリント材をモールドにより成形するインプリント装置が、磁気記憶媒体や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（離型）することにより、基板上にパターンを形成することができる。

インプリント装置では、一般に、モールドとインプリント材とが接触した状態においても、モールドと基板との位置合わせが行われる。このとき、インプリント材が粘弾性を有するため、モールドとインプリント材とが接触した状態ではモールドと基板との相対位置を変更しづらい。

特開２００８−２４４４４１号公報

特許文献１には、モールドとインプリント材とが接触し始めてモールドと基板とを近づけている期間において、ステージを駆動するための比例ゲインを変化させる方法が記載されている。特許文献１に記載された方法では、モールドと基板との間の距離が一定となる期間においては、比例ゲインを徐々に小さくしている。そのため、モールドと基板との間の距離が一定となる期間においてモールドと基板との位置合わせを行う場合、比例ゲインを小さくするとモールドと基板との位置合わせに要する時間が長くなり、スループットが低下する恐れがある。

そこで、本発明は、モールドと基板との位置合わせに要する時間を短縮し、スループットを向上させ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。

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、前記モールドおよび前記基板のうち少なくとも一方を駆動する駆動部と、前記基板の面と平行な方向における前記モールドと前記基板との位置ずれ量を計測する計測部と、前記方向における前記モールドと前記基板との位置合わせ期間に、前記計測部で計測された前記位置ずれ量を示す信号を増幅率で増幅して得られた値に基づいて、前記方向への前記駆動部の駆動力を制御するための指令値を生成し、当該指令値に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を含み、前記位置合わせ期間は、前記モールドと前記インプリント材とが接触し始めてから前記モールドと前記基板との間の距離が目標範囲に収まるまでの第１期間と、前記距離を前記目標範囲内に維持させる第２期間とを含み、前記制御部は、前記増幅率を、前記第１期間より前記第２期間の方が大きくなるように変更する、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、モールドと基板との位置合わせに要する時間を短縮し、スループットを向上させ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。 モールドと基板との位置合わせの制御系を示すブロック線図である。 インプリント処理の間における増幅器の増幅率を示す図である。 モールドと基板との位置合わせの制御系を示すブロック線図である。 モールドと基板との位置合わせの制御系を示すブロック線図である。 モールドと基板との位置合わせの制御系を示すブロック線図である。 モールドと基板との位置合わせの制御系を示すブロック線図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素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＞
本発明の第１実施形態のインプリント装置１について説明する。インプリント装置１は、半導体デバイスなどの製造に使用され、基板上のインプリント材１１４をモールド１０３により成形して基板上にパターンを形成するインプリント処理を行う。例えば、インプリント装置は、パターンが形成されたモールド１０３を基板上のインプリント材１１４に接触させた状態でインプリント材１１４を硬化させる。そして、インプリント装置１は、モールド１０３と基板１０６との間隔を広げ、硬化したインプリント材１１４からモールド１０３を剥離（離型）することによって基板上にパターンを形成することができる。インプリント材１１４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、第１実施形態では、光硬化法を採用したインプリント装置１について説明する。光硬化法とは、インプリント材１１４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１０３とインプリント材１１４とを接触させた状態でインプリント材１１４に紫外線１１１を照射することにより当該インプリント材１１４を硬化させる方法である。

図１は、第１実施形態のインプリント装置１を示す概略図である。インプリント装置１は、モールドステージ１０４と、基板ステージ１０７と、光照射部１０２と、供給部１０９と、計測部１１０と、制御部１００とを含みうる。制御部１００は、例えばＣＰＵやメモリなどを有し、インプリント処理を制御する（インプリント装置１の各部を制御する）。ここで、モールドステージ１０４および基板ステージ１０７は、構造体１０１により支持されている。

光照射部１０２は、インプリント処理の際に、インプリント材１１４を硬化させる光（紫外線１１１）を、モールド１０３を介して基板上のインプリント材１１４に照射する。光照射部１０２は、例えば、光源１１２と、光源１１２から射出された光を基板１０６に導くための光学素子１１３とを含みうる。光学素子１１３は、光源１１２から射出された光（紫外線１１１）を反射し、後述する撮像部１２１から射出された光を透過するビームスプリッタを含みうる。また、光学素子１１３は、液晶素子やデジタルミラーデバイスなど、光源１１２から射出された光をインプリント処理において適切な光に調整する手段を含んでもよい。ここで、第１実施形態では光硬化法を採用しているため、光を射出する照射部が設けられているが、例えば熱サイクル法を採用する場合には、光照射部１０２に代えて、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱源部が設けられうる。

モールド１０３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、基板側の面における一部（パターン部１０３ａ）には、基板１０６に転写する凹凸のパターンが形成されている。また、モールド１０３は、基板側の面と反対側の面に、パターン部１０３ａとその周辺の厚みが薄くなるように円柱状に掘り込まれたキャビティ１０３ｂを有してもよい。このキャビティ１０３ｂは、後述するモールド保持部１０４ａの開口領域に設けられた光透過部材１０５によって略密閉された空間にされうる。以下では、当該空間を気室と呼ぶ。気室は、配管を介して変形部１０８に接続されている。変形部１０８は、気室に圧縮空気を供給する供給源と気室を真空にする真空源とを切り替えるための切換え弁やサーボバルブなどの圧力調整器を含みうる。変形部１０８には、気室の圧力を調整可能な圧力調整部が設けられていてもよく、気室を任意の圧力に設定することができる。例えば、モールド１０３と基板１０６との距離を短くしてモールド１０３と基板上のインプリント材１１４とを接触させる際には、変形部１０８は、気室の圧力をその外部の圧力よりも高くすることによってモールド１０３に力を加える。これにより、変形部１０８は、パターン部１０３ａ（パターン）を基板１０６に向かって撓んだ凸形状に変形させることができ、インプリント材１１４に対してパターン部１０３ａをその中心部から接触させることができる。これにより、モールド１０３のパターンの凹部とインプリント材１１４との間に気体（空気）が閉じ込められることが抑制される。その結果、モールド１０３のパターンの隅々までインプリント材１１４が充填され、インプリント材１１４に形成されたパターンの欠損を防止することができる。

モールドステージ１０４は、例えば真空吸着力や静電力などによりモールドを保持するモールド保持部１０４ａと、モールド保持部１０４ａをＺ方向に駆動するモールド駆動部１０４ｂとを含みうる。モールド保持部１０４ａおよびモールド駆動部１０４ｂは、それぞれの中心部（内側）に開口領域を有しており、光照射部１０２からの光がモールド１０３を介して基板１０６に照射されるように構成されている。モールド駆動部１０４ｂは、例えばリニアモータやエアシリンダなどのアクチュエータを含み、モールド１０３と基板上のインプリント材１１４とを接触させたり剥離させたりするようにモールド保持部１０４ａ（モールド１０３）をＺ方向に駆動する。モールド駆動部１０４ｂは、モールド１０３と基板上のインプリント材１１４とを接触させる際に高精度な位置決めが要求されるため、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系によって構成されてもよい。また、モールド駆動部１０４ｂは、Ｚ方向の駆動だけでなく、ＸＹ方向やθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）にモールド１０３の位置を調整する位置調整機能や、モールド１０３の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。例えば、モールド駆動部１０４ｂは、Ｚ方向にモールド保持部１０４ａ（モールド１０３）を駆動する複数のアクチュエータを有することにより、各アクチュエータの駆動量からＺ軸方向の駆動量と傾きとを制御することができる。ここで、第１実施形態のインプリント装置１では、モールド１０３と基板１０６との間の距離を変える動作はモールド駆動部１０４ｂで行っているが、基板ステージ１０７の基板駆動部１０７ｂで行ってもよいし、双方で相対的に行ってもよい。

基板１０６は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が用いられる。基板１０６の上面（被処理面）には、供給部１０９によってインプリント材１１４が供給される。

基板ステージ１０７は、基板保持部１０７ａと基板駆動部１０７ｂとを含み、モールド１０３と基板上のインプリント材１１４とを接触させる際にＸ方向およびＹ方向に移動させてモールド１０３と基板１０６との位置合わせを行う。基板保持部１０７ａは、例えば真空吸着力や静電力などによって基板１０６を保持する。基板駆動部１０７ｂは、基板保持部１０７ａを機械的に保持するとともに、基板保持部１０７ａ（基板１０６）をＸ方向およびＹ方向に駆動する。基板駆動部１０７ｂは、例えばリニアモータが用いられ、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系によって構成されてもよい。また、基板駆動部１０７ｂは、基板１０６をＺ方向に駆動する駆動機能や、基板１０６をθ方向に回転駆動して基板１０６の位置を調整する位置調整機能、基板１０６の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。ここで、第１実施形態のインプリント装置１では、モールド１０３と基板１０６との位置合わせは基板駆動部１０７ｂで行われているが、モールドステージ１０４のモールド駆動部１０４ｂで行ってもよいし、双方で相対的に行ってもよい。即ち、モールド１０３と基板１０６との位置合わせは、モールド駆動部１０４ｂおよび基板駆動部１０７ｂのうち少なくとも一方によって行われうる。

基板ステージ１０７の位置は、例えば、構造体１０１に設けられたスケールと、スケールの表面に光を照射し、スケールからの反射光を受光する光学系とを有するエンコーダを用いて計測されうる。ここで、第１実施形態では、基板ステージ１０７の位置はエンコーダを用いて計測されるが、それに限られず、例えばレーザ干渉計を用いて計測されてもよい。レーザ干渉計は、例えば、レーザ光を基板ステージ１０７に設けられた反射板に向けて照射し、当該反射板で反射されたレーザ光によって基板ステージ１０７における基準位置からの変位を検出し、基板ステージ１０７の位置を計測することができる。また、モールドステージ１０４の位置も、基板ステージ１０７の位置の計測と同様に、エンコーダやレーザ干渉計を用いて計測されうる。

計測部１１０は、例えば、アライメントスコープ１１０ａと画像処理部１１０ｂとを含みうる。アライメントスコープ１１０ａは、例えば光源、レンズ系および撮像素子を有し、モールド１０３に設けられたマークと基板１０６に設けられたマークとを検出する。そして、計測部１１０は、アライメントスコープ１１０ａの検出結果（撮像素子によって得られた画像）に対して画像処理部１１０ｂにおいて画像処理を行う。これにより、計測部１１０は、基板１０６の面と平行な方向（ＸＹ方向）におけるモールド１０３と基板１０６との位置ずれ量を求めることができる。計測部１１０は、モールド１０３に設けられた複数のマークと基板１０６に設けられた複数のマークとをアライメントスコープ１１０ａによってそれぞれ検出することにより、モールド１０３と基板１０６とのＺ軸周りの相対的な回転を計測することもできる。第１実施形態では、画像処理部１１０ｂが計測部１１０に含まれるものとするが、それに限られるものではなく、制御部１００に含まれていてもよい。また、供給部１０９は、基板上にインプリント材１１４（未硬化樹脂）を供給（塗布）する。上述したように、第１実施形態のインプリント装置１では、紫外線１１１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１１４として用いられている。

このように構成された第１実施形態のインプリント装置１において、モールド１０３のパターンを基板１０６に転写するインプリント処理について説明する。当該インプリント処理は、制御部１００によって制御されうる。まず、制御部１００は、基板１０６を基板ステージ１０７の上に搬送するように基板搬送機構（不図示）を制御し、基板１０６を保持するように基板保持部１０７ａを制御する（保持工程）。次に、制御部１００は、基板１０６が供給部１０９の下に配置されるように基板ステージ１０７を制御する。そして、基板上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１１４を供給するように供給部１０９を制御する（供給工程）。次に、制御部１００は、インプリント材１１４が供給された対象ショット領域がモールド１０３のパターン部１０３ａの下に配置されるように基板ステージ１０７を制御する。対象ショット領域がパターン部１０３ａの下に配置された後、制御部１００は、モールドステージ１０４を制御してモールド１０３とインプリント材１１４とを接触させる（押印工程）。ここで、モールド１０３と基板１０６との距離を短くしてモールド１０３とインプリント材１１４とを接触させる際、制御部１００は、変形部１０８を制御して、モールド１０３のパターン部１０３ａを基板１０６に向かって撓んだ凸形状に変形させる。そして、モールド１０３とインプリント材１１４とが接触し始めてから、モールド１０３と基板１０６との距離が短くなるにつれて気室の圧力が小さくなるように、即ちモールド１０３に加えられる力が小さくなるように変形部１０８（圧力調整器）を制御する。これにより、パターン部１０３ａの形状を基板１０６に向かって撓んだ凸形状から徐々に平面にすることができる。したがって、インプリント材１１４に対してパターン部１０３ａをその中心部から外側に向かって徐々に接触させる（モールド１０３とインプリント材１１４との接触面積を徐々に広げる）ことができる。

モールド１０３と基板１０６との間の距離を短くしていき、パターン部１０３ａの全体がインプリント材１１４に接触した後、制御部１００は、モールド１０３と基板１０６との間の距離を目標範囲内に維持させた状態で一定の時間を経過させる。これにより、モールド１０３のパターンの凹部にインプリント材１１４を十分に充填させることができる。モールド１０３のパターンの凹部にインプリント材１１４が充填された後、制御部１００は、当該インプリント材１１４に光（紫外線１１１）を照射するように光照射部１０２を制御し、当該インプリント材１１４を硬化させる（硬化工程）。光の照射によってインプリント材１１４が硬化した後、制御部１００は、モールド１０３と基板１０６との間の距離が長くなるようにモールドステージ１０４を制御し、モールド１０３を基板上のインプリント材１１４から剥離（離型）する（離型工程）。これにより、基板１０６の対象ショット領域には、モールド１０３の凹凸のパターンに倣った３次元形状のインプリント材１１４のパターンが形成される。このような一連のインプリント処理は、基板１０６に形成された複数のショット領域の各々に対して行われる。

第１実施形態のインプリント装置１では、モールド１０３とインプリント材１１４とが接触した状態（押印工程と充填工程）においても、モールド１０３と基板１０６との位置合わせが行われる。ここで、モールド１０３と基板１０６との位置合わせの制御について、図２を参照しながら説明する。図２は、モールド１０３と基板１０６との位置合わせの制御系を示すブロック線図である。以下の説明において、補償器１１６、生成部１２０、設定部１１９、増幅器１１８、減算器１２２および加算器１２３は、制御部１００に含まれるものとする。また、第１実施形態におけるモールド１０３と基板１０６との位置合わせは、基板ステージ１０７の駆動によって行われるものとする。

図２に示す制御系では、エンコーダ１１７によって検出された基板ステージ１０７の現在位置と目標位置との偏差が減算器１２２によって算出され、当該偏差を示す信号が加算器１２３に供給される。また、モールド１０３のマークと基板１０６のマークとが計測部１１０のアライメントスコープ１１０ａによって検出される。そして、アライメントスコープ１１０ａの検出結果に対して計測部１１０の画像処理部１１０ｂが画像処理を行うことにより、ＸＹ方向におけるモールド１０３と基板１０６との位置ずれ量が求められる。生成部１２０は、画像処理部１１０ｂによって求められた位置ずれ量を示す信号を生成する。そして、生成部１２０によって生成された信号は加算器１２３に供給され、加算器１２３によって偏差を示す信号に加算されて補償器１１６に供給される。補償器１１６は、生成部１２０によって生成された位置ずれ量を示す信号と、減算器１２２によって求められた偏差を示す信号とに基づいて、モールド１０３と基板１０６との位置ずれ量が零に近づくように基板ステージ１０７を駆動させるための指令値を求める。補償器１１６によって求められた指令値は、基板ステージ１０７の基板駆動部１０７ｂ（アクチュエータ）に送られる。これにより、基板ステージ１０７に駆動力を生じさせ、モールド１０３と基板１０６との位置ずれ量が零に近づくようにモールド１０３と基板１０６との位置合わせを行うことができる。

インプリント処理によりパターンを形成する際、モールド１０３とインプリント材１１４とを接触させている状態におけるモールド１０３と基板１０６との間の距離が例えば数１０ｎｍと狭い。そのため、モールド１０３とインプリント材１１４とが接触した状態では、インプリント材１１４の粘弾性によってモールド１０３と基板１０６との相対位置を変更しづらくなる。即ち、モールド１０３とインプリント材１１４とが接触している状態でモールド１０３と基板１０６とのＸＹ方向における相対位置を一定量だけ変更させるには、それらが接触していない状態と比較して大きな駆動力が必要となる。即ち、基板ステージ１０７の駆動力を変化させない場合、モールド１０３とインプリント材１１４との接触面積が大きくなるにつれて、モールド１０３と基板１０６との相対位置が変更しづらくなり位置合わせ速度が低下しうる。その結果、モールド１０３と基板１０６との位置合わせに相応の時間を要し、スループットが低下しうる。第１実施形態のインプリント装置１は、図１に示すように、インプリント材１１４をモールド１０３を介して撮像する撮像部１２１を含む。撮像部１２１は、インプリント材１１４がモールド１０３に接触して、接触面積が広がっていく様子を撮像することができる。また、インプリント装置１の制御系では、生成部１２０で生成された信号を加工する（増幅させる）増幅器１１８と、増幅器１１８の増幅率を設定する設定部１１９とが設けられる。制御部１００の設定部１１９は、撮像部１２１で撮像された画像から得られたインプリント材１１４の拡がりに基づいて、モールド１０３とインプリント材１１４との接触面積を求める。そして、設定部１１９は、求めた接触面積に応じて、接触面積が大きくなるにつれて生成部１２０で生成された信号が増幅されるように増幅器１１８の増幅率を設定する。これにより、インプリント装置１は、モールド１０３とインプリント材１１４との接触面積に応じて基板ステージ１０７の駆動力を大きくすることができる。即ち、インプリント装置１は、モールド１０３と基板１０６との位置合わせにおいて、モールド１０３とインプリント材１１４とが接触している期間における駆動力を、それらが接触していない期間より大きくすることができる。

図３は、インプリント処理の間において設定部１１９によって設定される増幅器１１８の増幅率を示す図である。図３（ａ）はモールド１０３と基板１０６との間の距離を示し、図３（ｂ）はモールド１０３とインプリント材１１４との接触面積の大きさを示し、図３（ｃ）は設定部１１９によって設定される増幅器１１８の増幅率を示す図である。

図３における（１）の期間は、モールド１０３と基板１０６との間の距離を徐々に縮めているが、モールド１０３とインプリント材１１４とが接触していない期間である。この期間では、モールド１０３とインプリント材１１４との接触面積は零であるため、設定部１１９は、増幅器１１８の増幅率を「１」としている。図３における（２）の期間は、モールド１０３とインプリント材１１４とが接触し始めてから、モールド１０３と基板１０６との間の距離が目標範囲に収まるまでの期間（押印工程が行われる期間（第１期間））である。この期間では、モールド１０３とインプリント材１１４との接触面積が徐々に増加するため、設定部１１９は、接触面積が大きくなるにつれて増幅器１１８の増幅率を増加させる。図３における（３）の期間は、モールド１０３と基板１０６との間の距離を目標範囲内で維持させた状態でモールド１０３のパターンの凹部にインプリント材１１４を充填させる期間（充填工程が行われる期間（第２期間））である。この期間では、モールド１０３と基板１０６との間の距離が変わらないものの、モールド１０３と基板１０６との間においてインプリント材１１４が拡がり続けており、モールド１０３とインプリント材１１４との接触面積が徐々に増加する。また、モールド１０３の凹部にインプリント材１１４が充填されていくことによっても、モールド１０３とインプリント材１１４との接触面積が徐々に増加する。そのため、設定部１１９は、この期間においても、接触面積が大きくなるにつれて増幅器１１８の増幅率を増加させる。そして、この期間が終了するまでに、モールド１０３と基板１０６との位置ずれが許容範囲に収まるようにモールド１０３と基板１０６との位置合わせが行われる。ここで、図３の（２）および（３）の期間では、増幅器１１８の増幅率を連続的に増加させているが、それに限られるものではなく、ステップ状に増加させてもよい。

図３における（４）の期間は、基板上のインプリント材１１４に光（紫外線１１１）を照射し、インプリント材１１４を硬化させる期間である。この期間では、設定部は、インプリント材１１４の硬化を開始するとき、即ち、モールド１０３と基板１０６との位置合わせが終了したときの増幅率で増幅器１１８を維持させるとよい。つまり、制御部１００は、インプリント材の硬化を開始するときの駆動力を維持させるように基板ステージ１０７を制御するとよい。しかしながら、それに限られるものではなく、例えば、インプリント材１１４を硬化させている間におけるインプリント材１１４の粘弾性パラメータの変化に応じて増幅率を変化させてもよい。図３における（５）の期間は、モールド１０３と基板１０６との間の距離を広げて、硬化したインプリント材１１４からモールド１０３を剥離している期間である。この期間では、設定部１１９は、インプリント材１１４に形成された凹凸のパターンの破損を防止するため、モールド１０３と硬化したインプリント材１１４とを剥離させる際に、増幅器１１８の増幅率を減少させる。モールド１０３と硬化したインプリント材１１４との接触面積に応じて増幅器１１８の増幅率を徐々に減少させてもよい。ここで、この期間では、例えば、変形部１０８によって気室の圧力を徐々に増加させて、モールド１０３のパターン部１０３ａを基板１０６に向かった凸形状に徐々に変形させるとよい。このように、離型工程においてモールド１０３のパターン部１０３ａを徐々に変形させることにより、モールド１０３とインプリント材１１４とを剥離しやすくし、モールド１０３のパターンやインプリント材１１４のパターンの破損を防止することができる。図３における（６）の期間は、モールド１０３とインプリント材１１４とが接触していない期間である。この期間では、モールド１０３と基板１０６との位置合わせが行われないため、設定部１１９は、増幅器１１８の増幅率を一定にしている。

次に、インプリント処理の際の各期間において設定部１１９によって設定される増幅器１１８の増幅率について説明する。設定部１１９は、事前に行われたインプリント処理（テストインプリント）での位置合わせ結果に基づいて増幅器１１８の増幅率を決定することができる。例えば、制御部１００は、増幅器１１８の増幅率を一定としてテストインプリントを行う。そして、制御部１００は、当該テストインプリントによって、モールド１０３と基板１０６との位置ずれ量、基板ステージ１０７の駆動力、およびモールド１０３と基板１０６との接触面積の各々について時刻に対する変化を示す情報を取得する。次に、制御部１００は、モールド１０３と基板１０６との位置ずれ量、および基板ステージ１０７の駆動力から、モールド１０３と基板１０６との間に働くインプリント材１１４のばね定数を各サンプル時刻について求める。モールド１０３とインプリント材１１４とが接触している状態では、基板ステージ１０７が低速で移動するため、インプリント材には粘性抵抗が殆ど生じずに弾性特性が現れる。したがって、基板ステージ１０７の駆動力の増加率をモールド１０３と基板１０６との位置ずれ量の減少率で除算することにより、インプリント材１１４のばね定数を求めることができる。これにより、モールド１０３とインプリント材１１４との接触面積に対する増幅器１１８の増幅率を、求められたばね定数に基づいて決定することができる。ここで、増幅器１１８の増幅率は、例えば、モールド１０３と基板１０６との位置合わせの制御系において、インプリント材１１４のばね定数をパラメータとしたシミュレーションや理論式などによって求めることができる。

上述したように、第１実施形態のインプリント装置１は、押印工程および充填工程においてモールド１０３と基板１０６との位置合わせを行う際に、モールド１０３と基板１０６との位置ずれ量を示す信号を増幅させる。これにより、モールド１０３とインプリント材１１４が接触している状態において、基板ステージ１０７の駆動力を大きくすることができるため、当該位置合わせに要する時間を短縮し、スループットを向上させることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態のインプリント装置について説明する。第２実施形態では、図１に示すように、モールド１０３と基板１０６との間の距離を計測するセンサ１１５がインプリント装置１に設けられる。そして、設定部１１９は、センサ１１５で計測された当該距離に基づいてモールド１０３とインプリント材１１４との接触面積を求め、求めた接触面積に応じて増幅器１１８の増幅率を設定する。

センサ１１５は、例えば構造体１０１に固定されたレーザ干渉計１１５ａを含みうる。レーザ干渉計１１５ａは、モールド保持部１０４ａに設けられたミラー１１５ｂに向けてレーザ光を射出し、当該ミラー１１５ｂで反射されたレーザ光を用いて、レーザ干渉計１１５ａとミラー１１５ｂとの間の距離を求めることができる。ここで、レーザ干渉計１１５ａに対する基板ステージ１０７や基板１０６のＺ方向における距離、およびミラー１１５ｂとモールド１０３のパターン部１０３ａとの間のＺ方向における距離は既知である。そのため、センサ１１５は、レーザ干渉計１１５ａとミラー１１５ｂとの間の距離を求めることによって、モールド１０３と基板１０６との間の距離を計測することができる。また、センサ１１５は、ＸＹ方向における複数の位置にレーザ干渉計１１５ａを配置し、当該複数の位置においてレーザ干渉計１１５ａとミラー１１５ｂとの間の距離を計測することにより、モールド１０３の傾きを計測することもできる。

図４は、第２実施形態のインプリント装置において、モールド１０３と基板１０６との位置合わせの制御系を示すブロック線図である。第２実施形態では、設定部１１９は、センサ１１５によって計測されたモールド１０３と基板１０６との間の距離に基づいてモールド１０３とインプリント材１１４との接触面積を求める。そして、設定部１１９は、求めた接触面積に応じて増幅器１１８の増幅率を増加させる。当該接触面積は、例えば、センサ１１５の計測結果と接触面積との関係を実験やシミュレーションなどによって予め求めておき、当該関係を示す情報を用いることによってセンサ１１５の計測結果から求められうる。接触面積に対するセンサ１１５の計測結果の関係が予め分かっていれば、センサ１１５の計測結果に応じて増幅器１１８の増幅率を増加させることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態のインプリント装置について説明する。第３実施形態では、制御部１００が、モールド１０３とインプリント材１１４との接触により、モールド１０３と基板１０６との間に生じる基板１０６の面と垂直の方向（Ｚ方向）における力を検知する。当該力は、接触面積に応じて変化し、例えば、モールド１０３を駆動するためにモールド駆動部１０４ｂに供給される電流値の変化によって検知されうる。そして、制御部１００の設定部１１９が、検知した力に基づいてモールド１０３とインプリント材１１４との接触面積を求め、求めた接触面積に応じて増幅器１１８の増幅率を設定する。接触面積に対するモールド駆動部１０４ｂに供給される電流値（モールド１０３と基板１０６との間に生じる力）の関係が予め分かっていれば、モールド駆動部１０４ｂに供給される電流値に応じて増幅器１１８の増幅率を増加させることができる。

モールド１０３と基板１０６との距離を徐々に狭めていき、モールド１０３とインプリント材１１４とが接触すると、インプリント材１１４の表面張力によってモールド１０３と基板１０６との間にはそれらを互いに近づける方向（±Ｚ方向）に力が生じる。この力（引力）はモールドステージ１０４や基板ステージ１０７の駆動力に影響する。そのため、制御部１００は、それらの駆動力の変化（電流値の変化）を検知することによって当該引力を検知し、検知した引力の大きさに基づいて増幅器１１８の増幅率を決定する。図５は、第３実施形態のインプリント装置において、モールド１０３と基板１０６との位置合わせの制御系を示すブロック線図である。第３実施形態では、設定部１１９は、検知した引力に応じて増幅器１１８の増幅率を変化させる。制御部１００は、例えば、引力の大きさと増幅率との関係を実験やシミュレーションなどによって予め求めておき、当該関係を用いて増幅器１１８の増幅率を決定しうる。

ここで、第３実施形態のインプリント装置は、モールド１０３とインプリント材１１４との接触によってＺ方向に生じる引力を検知し、当該引力に基づいて接触面積を求めたが、それに限られるものではない。例えば、モールド１０３と基板１０６との位置合わせにおいて、モールド１０３とインプリント材１１４との接触面積に応じて、モールド１０３とインプリント材１１４との間に基板１０６の面と平行な方向（ＸＹ方向）に反力が生じうる。この反力はモールドステージ１０４や基板ステージ１０７の駆動力に影響する。そのため、制御部１００は、それらの駆動力の変化（電流値の変化）を検知することによってＸＹ方向における反力を検知し、検知した反力の大きさに基づいて増幅器１１８の増幅率を決定してもよい。この場合、制御部１００は、例えば、反力の大きさと増幅率との関係を実験やシミュレーションなどによって予め求めておき、当該関係を用いて増幅器１１８の増幅率を決定しうる。

また、上述したように、変形部１０８は、モールド１０３と基板１０６との間の距離に応じて気室の圧力を変化させている。そのため、制御部１００は、変形部１０８がモールド１０３に加える力、即ち変形部１０８によって制御される気室の圧力に基づいて増幅器１１８の増幅率を決定してもよい。この場合、制御部１００は、例えば、変形部１０８がモールド１０３に加える力の大きさ（気室の圧力の値）と増幅率との関係を実験やシミュレーションなどによって予め求めておき、当該関係を用いて増幅器１１８の増幅率を決定しうる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態のインプリント装置について説明する。第４実施形態では、制御部１００は、モールド１０３のマークと基板１０６のマークとを計測部１１０のアライメントスコープ１１０ａに検出させることにより、モールド１０３とインプリント材１１４との接触面積を求める。図６は、第４実施形態のインプリント装置において、モールド１０３と基板１０６との位置合わせの制御系を示すブロック線図である。モールド１０３に設けられたマークにインプリント材１１４が充填されると、光の屈折の影響により、モールド１０３のマークを認識することができなくなる。モールド１０３には複数のマークが設けられており、モールド１０３に設けられたマークのＸＹ方向における位置は、モールド１０３の設計データなどによって既知である。そのため、制御部１００は、モールド１０３のマークがアライメントスコープ１１０ａによって検出できなくなったとき、モールド１０３のマークの設計位置からモールド１０３とインプリント材１１４との接触面積を求めることができる。この場合において設定部１１９は、求めた接触面積に応じて増幅器１１８の増幅率を増加させうる。

＜第５実施形態＞
第５実施形態のインプリント装置について図７を参照しながら説明する。図７は、第５実施形態のインプリント装置において、モールドと基板との位置合わせの制御系を示すブロック線図である。第５実施形態のインプリント装置では、増幅器１１８は、補償器１１６と基板ステージ１０７との間に配置されており、補償器１１６によって求められた指令値を示す信号を加工（増幅）する。例えば、インプリント装置は、インプリント材１１４をモールド１０３を介して撮像する撮像部１２１を含み、制御部１００の設定部１１９は、撮像部１２１で撮像された画像から得られたインプリント材１１４の拡がりに基づいて接触面積を求める。そして、設定部１１９は、求めた接触面積に応じて、接触面積が大きくなるにつれて補償器１１６で求められた指令値を示す信号が増幅されるように増幅器１１８の増幅率を設定する。これにより、モールド１０３とインプリント材１１４とが接触している状態において、基板ステージ１０７の駆動力を大きくすることができるため、モールド１０３と基板１０６との位置合わせに要する時間を短縮し、スループットを向上させることができる。

ここで、第５実施形態のインプリント装置は、撮像部１２１で撮像された画像から接触面積を求め、求めた接触面積に応じて増幅器１１８の増幅率を決定したが、それに限られるものではない。例えば、第２実施形態のように、モールドと基板との間の距離を計測するセンサ１１５が設けられる場合、制御部１００は、センサ１１５によって計測されたモールド１０３と基板１０６との間の距離に応じて増幅器１１８の増幅率を変化させてもよい。また、第３実施形態のように、制御部１００が、モールド１０３とインプリント材１１４との間に生じるＺ方向における反力や、ＸＹ方向における反力、変形部がモールドに加える力を検出してもよい。この場合、制御部１００は、それらの力に応じて増幅器１１８の増幅率を変化させてもよい。

上述のいずれの実施形態も、制御部１００の駆動力を大きくするために、増幅器の増幅率を大きくする実施形態について説明しているが、本発明のインプリント装置はこの方法に限られない。モールドステージ１０４や基板ステージ１０７を駆動させるための駆動プロファイルを変更することによって駆動力を大きくしてもよい。駆動プロファイルは、ステージの位置だけでなく、ステージの加速度、速度、駆動電圧、駆動電流であってもよい。また、制御パラメータを変更することによって、駆動力を大きくしてもよい。例えば、モールドステージ１０４や基板ステージ１０７の制御を、比例、積分、微分からなるＰＩＤ制御により行う場合、ＰＩＤパラメータ（比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン）を変更すればよい。また、制御パラメータには、フィルタパラメータを含んでいてもよい。例えば、制御部１００に含まれるローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタなどのフィルタの次数、周波数等のフィルタパラメータの設定を行うことで駆動力を大きくすることができる。

＜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、基板に供給された樹脂に上記のインプリント装置を用いてパターンを形成する工程（基板にインプリント処理を行う工程）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。

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ないことはいうまでもなく、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。

１：インプリント装置、１０３：モールド、１０４：モールドステージ、１０６：基板、１０７：基板ステージ、１１０：計測部、１００：制御部

Claims (14)

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、
   前記モールドおよび前記基板のうち少なくとも一方を駆動する駆動部と、
   前記基板の面と平行な方向における前記モールドと前記基板との位置ずれ量を計測する計測部と、
   前記方向における前記モールドと前記基板との位置合わせ期間に、前記計測部で計測された前記位置ずれ量を示す信号を増幅率で増幅して得られた値に基づいて、前記方向への前記駆動部の駆動力を制御するための指令値を生成し、当該指令値に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、
   を含み、
   前記位置合わせ期間は、前記モールドと前記インプリント材とが接触し始めてから前記モールドと前記基板との間の距離が目標範囲に収まるまでの第１期間と、前記距離を前記目標範囲内に維持させる第２期間とを含み、
   前記制御部は、前記増幅率を、前記第１期間より前記第２期間の方が大きくなるように変更する、ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記モールドと前記インプリント材との接触面積が大きくなるにつれて前記増幅率を増加させる、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、前記モールドと前記インプリント材との接触面積が大きくなるにつれて前記駆動力が大きくなるように前記増幅率を変更する、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
4. 前記モールドを介して前記インプリント材を撮像する撮像部を含み、
   前記制御部は、前記撮像部で撮像された画像から得られた前記インプリント材の拡がりに基づいて前記接触面積を求める、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のインプリント装置。
5. 前記制御部は、前記モールドと前記基板との間に生じる力を検知し、前記モールドと前記インプリント材との接触面積に応じて変化する当該力に基づいて前記増幅率を変更する、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
6. 前記モールドと前記基板との間に生じる力は、前記モールドと前記インプリント材とが接触することで前記基板の面と垂直の方向に生じる力を含む、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. 前記モールドと前記基板との間に生じる力は、前記モールドと前記インプリント材とが接触している状態で行われる前記モールドと前記基板との位置合わせにおいて、前記基板の面と平行な方向に生じる力を含む、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のインプリント装置。
8. 前記モールドに力を加えて前記モールドのパターン部を前記基板に向けて撓んだ凸形状に変形させる変形部を含み、
   前記制御部は、前記モールドと前記インプリント材とが接触し始めてから、前記モールドと前記基板との間の距離が小さくなるにつれて前記モールドに加えられる力が小さくなるように前記変形部を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記制御部は、前記変形部が前記モールドに加える力に基づいて前記増幅率を変更する、ことを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置。
10. 前記制御部は、前記位置合わせ期間の後、前記インプリント材を硬化している間において、前記インプリント材の硬化を開始するときの前記増幅率を維持させる、ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
11. 前記制御部は、前記位置合わせ期間の後、前記インプリント材を硬化している間において、前記位置合わせ期間が終了したときの前記増幅率を維持させる、ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
12. 前記制御部は、硬化した前記インプリント材から前記モールドを剥離する際の前記増幅率を、前記位置合わせ期間より減少させる、ことを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
13. 前記第２期間は、前記距離を前記目標範囲内に維持させた状態で前記パターンの凹部に前記インプリント材を充填させる期間を含む、ことを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
14. 請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程でパターンを形成された前記基板を加工する工程と、
    を含む、ことを特徴とする物品の製造方法。

Images