インプリント装置、それを用いた物品の製造方法
【課題】スループットの向上に有利なインプリント装置を提供する。
【解決手段】このインプリント装置１は、型６を引き付けて保持する保持機構１１を有する型保持部３と、基板１０を保持する基板保持部４と、保持機構１１に保持された状態の型６を、該型６に接する空間１３の圧力を調整することで基板１０に向かい凸形に変形させる圧力調整部１５と、凸形に変形した型６と、未硬化樹脂１６との押し付け動作中に、型６の姿勢を変化させることで型６と未硬化樹脂１６とが接触する接触領域２４の位置を移動可能とする駆動部１８と、接触領域２４の状態を示す画像情報を取得する測定部２３と、画像情報に基づいて接触領域２４の図心２５の平面座標を算出し、該図心２５の平面座標の位置が、画像情報に基づいて算出した、または予め取得した基板１０上のパターン形成領域の図心２６の平面座標の位置に向かうように駆動部１８の動作を制御する制御部５と、を有する。
【解決手段】このインプリント装置１は、型６を引き付けて保持する保持機構１１を有する型保持部３と、基板１０を保持する基板保持部４と、保持機構１１に保持された状態の型６を、該型６に接する空間１３の圧力を調整することで基板１０に向かい凸形に変形させる圧力調整部１５と、凸形に変形した型６と、未硬化樹脂１６との押し付け動作中に、型６の姿勢を変化させることで型６と未硬化樹脂１６とが接触する接触領域２４の位置を移動可能とする駆動部１８と、接触領域２４の状態を示す画像情報を取得する測定部２３と、画像情報に基づいて接触領域２４の図心２５の平面座標を算出し、該図心２５の平面座標の位置が、画像情報に基づいて算出した、または予め取得した基板１０上のパターン形成領域の図心２６の平面座標の位置に向かうように駆動部１８の動作を制御する制御部５と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント装置、それを用いた物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＭＥＭＳなど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、基板上の未硬化樹脂を型（モールド）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の１つとして、光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板（ウエハ）上のインプリント領域であるショットに紫外線硬化樹脂（インプリント材、光硬化性樹脂）を塗布する。次に、この樹脂（未硬化樹脂）を型により成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで引き離すことにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。
【０００３】
上記技術を採用したインプリント装置では、基本的に内部の雰囲気が気体（大気）であるため、型と基板上の樹脂とを互いに押し付けると樹脂内に気泡が混入する場合がある。この気泡が混入した状態で樹脂が硬化すると、形成されるパターンに欠陥が生じる可能性が高い。そこで、このパターン欠陥の発生を回避するために、特許文献１は、一旦型を基板に向かい凸形に撓ませ、基板上の樹脂に押し付けた後、型を徐々に平面に戻してパターン全面を樹脂に押し付けることにより、型と樹脂との間の気体を除去する方法を開示している。この方法によれば、型と樹脂との間の気体を内側から外側へと押し出すことができるので、樹脂内に混入する気泡を減少させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５１８２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１に示す装置のように、型を変形させながら基板上の樹脂との押し付けを実施すると、型と樹脂との接触領域は、押し付け動作が進行するに従って徐々に大きくなり、最終的にパターン形成領域（樹脂の面積）にまで拡がる。しかしながら、型の撓み状態やパターンのレイアウトによっては、押し付け動作の途中で接触領域の図心がパターン形成領域の中心からずれる。したがって、このように接触領域の位置がＸＹ平面で偏る場合には、接触領域の境界とパターン形成領域の端部との距離が他の部分と比較して長くなる部分が発生し、押し付け時間が増大する可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、スループットの向上に有利なインプリント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、型を引き付けて保持する保持機構を有する型保持部と、基板を保持する基板保持部と、保持機構に保持された状態の型を、該型に接する空間の圧力を調整することで基板に向かい凸形に変形させる圧力調整部と、凸形に変形した型と、未硬化樹脂との押し付け動作中に、型の姿勢を変化させることで型と未硬化樹脂とが接触する接触領域の位置を移動可能とする駆動部と、接触領域の状態を示す画像情報を取得する測定部と、画像情報に基づいて接触領域の図心の平面座標を算出し、該図心の平面座標の位置が、画像情報に基づいて算出した、または予め取得した基板上のパターン形成領域の図心の平面座標の位置に向かうように駆動部の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、スループットの向上に有利なインプリント装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る図心調整前のインプリント装置の状態を示す図である。
【図３】押型工程における動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る図心調整中のインプリント装置の状態を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る図心調整前のインプリント装置の状態を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る図心調整中のインプリント装置の状態を示す図である。
【図７】第３実施形態に係るインプリント装置の状態を示す図である。
【図８】第４実施形態に係るウエハの端部における接触領域の状態を示す図である。
【図９】従来の押型工程におけるインプリント装置の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係るインプリント装置について説明する。図１は、インプリント装置の構成を示す図である。本実施形態におけるインプリント装置は、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用され、被処理基板であるウエハ上（基板上）の未硬化樹脂をモールド（型）で成形し、ウエハ上に樹脂のパターンを形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用したインプリント装置とする。また、以下の図においては、ウエハ上の樹脂に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。インプリント装置１は、まず、光照射部２と、モールド保持機構３と、ウエハステージ４と、塗布部と、制御部５とを備える。
【００１２】
光照射部２は、インプリント処理の際に、モールド６に対して紫外線７を照射する。この光照射部２は、不図示の光源と、この光源から射出された紫外線７をインプリントに適切な光に調整するための光学素子とから構成される。なお、本実施形態では光硬化法を採用するために光照射部２を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、光照射部２に換えて、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱源部を設置することとなる。
【００１３】
モールド６は、外周形状が矩形であり、ウエハ１０に対する面に３次元状に形成されたパターン部（例えば、回路パターンなどの転写すべき凹凸パターン）６ａを含む。また、モールド６の材質は、石英など紫外線７を透過させることが可能な材料である。さらに、モールド６は、以下のような変形を容易とするために、紫外線７が照射される面に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さを有するキャビティ（凹部）が形成された形状としてもよい。
【００１４】
モールド保持機構（型保持部）３は、まず、モールド６を保持するモールドチャック（保持機構）１１と、このモールドチャック１１を保持し、モールド６（モールドチャック１１）を移動させるモールド駆動機構１２とを有する。モールドチャック１１は、モールド６における紫外線７の照射面の外周領域を真空吸着力や静電力により引き付けることでモールド６を保持し得る。例えば、モールドチャック１１が真空吸着力によりモールド６を保持する場合には、モールドチャック１１は、外部に設置された不図示の真空ポンプに接続され、この真空ポンプのＯＮ／ＯＦＦによりモールド６の脱着が切り替えられる。また、モールドチャック１１およびモールド駆動機構１２は、光照射部２から射出された紫外線７がウエハ１０に向けて照射されるように、中心部（内側）に開口領域を有する。この開口領域には、開口領域の一部とモールド６とで囲まれる空間１３を密閉空間とする光透過部材（例えばガラス板）１４が設置され、真空ポンプなどを含む圧力調整装置（圧力調整部）１５により空間１３内の圧力が調整される。圧力調整装置１５は、例えば、モールド６とウエハ１０上の樹脂１６との押し付けに際し、空間１３内の圧力をその外部よりも高く設定することで、パターン部６ａをウエハ１０に向かい凸形に撓ませ、樹脂１６に対してパターン部６ａの中心部から接触させる。これにより、パターン部６ａと樹脂１６との間に気体（空気）が閉じ込められるのを抑え、パターン部６ａの凹凸部に樹脂１６を隅々まで充填させることができる。さらに、モールド保持機構３は、不図示であるが、モールドチャック１１におけるモールド６の保持側に、モールド６の側面に外力または変位を与えることによりモールド６（パターン部６ａ）の形状を補正する倍率補正機構を有する。
【００１５】
モールド駆動機構１２は、モールド６とウエハ１０上の樹脂１６との押し付け、または引き離しを選択的に行うようにモールド６を各軸方向に移動させる。このモールド駆動機構１２は、粗動型ステージ（粗動駆動系）１７と、微動型ステージ（微動駆動系）１８とから構成される。粗動型ステージ１７は、主にＺ軸方向に長距離駆動する。一方、微動型ステージ１８は、粗動型ステージ１７に追従し、主に６軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚ）方向に微小駆動する。なお、モールド駆動機構１２に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータやエアシリンダがある。また、インプリント装置１における押し付けおよび引き離し動作は、モールド６をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、ウエハステージ４をＺ軸方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させてもよい。
【００１６】
ウエハ１０は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、この被処理面には、モールド６に形成されたパターン部６ａにより成形される紫外線硬化樹脂（以下「樹脂」という）１６が塗布される。
【００１７】
ウエハステージ（基板保持部）４は、ウエハ１０を保持し、モールド６とウエハ１０上の樹脂１６との押し付けに際し、モールド６と樹脂１６との位置合わせを実施する。このウエハステージ４は、ウエハ１０を、吸着力により保持するウエハチャック１９と、このウエハチャック１９を機械的手段により保持し、各軸方向に移動可能とするステージ駆動機構２０とを有する。このステージ駆動機構２０も、粗動型ステージ（粗動駆動系）２１と、微動型ステージ（微動駆動系）２２とから構成される。この場合、粗動型ステージ２１は、主にＸＹ平面内で長距離駆動する。一方、微動型ステージ２２は、粗動型ステージ２１に追従し、主に６軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚ）方向に微小駆動する。なお、ステージ駆動機構２０に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータや平面モータがある。
【００１８】
塗布部は、不図示であるが、モールド保持機構３の近傍に設置され、ウエハ１０上に樹脂（未硬化樹脂）１６を塗布する。ここで、この樹脂１６は、紫外線７を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性樹脂（インプリント材）であり、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。また、塗布部の吐出ノズルから吐出される樹脂１６の量も、ウエハ１０上に形成される樹脂１６の所望の厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。なお、以下の説明で使用する「パターン形成領域（ショット）」は、便宜上、樹脂１６の塗布領域と略同一面積であるものと仮定する。
【００１９】
制御部５は、インプリント装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部５は、例えば、コンピュータなどで構成され、インプリント装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部５は、少なくともモールド保持機構３などの駆動部および圧力調整装置１５の動作を制御する。なお、制御部５は、インプリント装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、インプリント装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。
【００２０】
また、インプリント装置１は、モールド保持機構３の上方、すなわち紫外線７の照射方向の上流側に、モールド６（パターン部６ａ）とウエハ１０上の樹脂１６とが接触している際の接触領域の状態を把握するための測定装置（測定部）２３を備える。この測定装置２３は、例えばＣＣＤカメラなどの撮像装置であり、この場合には接触領域を画像情報として取得する。また、インプリント装置１は、不図示であるが、アライメント計測系や、モールド６を装置外部からモールド保持機構３へ搬送するモールド搬送機構、または、ウエハ１０を装置外部からウエハステージ４へ搬送する基板搬送機構などを含み得る。
【００２１】
次に、インプリント装置１によるインプリント処理について説明する。まず、制御部５は、基板搬送機構によりウエハステージ４上のウエハチャック１９にウエハ１０を載置および固定させ、ウエハステージ４を塗布部の塗布位置へ移動させる。次に、塗布部は、塗布工程として、ウエハ１０の所定の被処理領域であるパターン形成領域に樹脂１６を塗布する。次に、制御部５は、ウエハ１０上の前記パターン形成領域がモールド６に形成されたパターン部６ａの直下に位置するようにウエハステージ４を移動させる。次に、制御部５は、モールド駆動機構１２を駆動させ、ウエハ１０上の樹脂１６にモールド６を押し付ける（押型工程）。この押し付けにより、樹脂１６は、パターン部６ａの凹凸部に充填される。この状態で、制御部５は、硬化工程として、光照射部２にモールド６の上面から紫外線７を照射させ、モールド６を透過した紫外線７により樹脂１６を硬化させる。そして、樹脂１６が硬化した後に、制御部５は、モールド駆動機構１２を再駆動させ、モールド６を樹脂１６から引き離す（離型工程）。これにより、ウエハ１０上の前記パターン形成領域の表面には、パターン部６ａの凹凸部に倣った３次元形状の樹脂１６のパターン（層）が成形される。このような一連のインプリント動作をウエハステージ４の駆動によりパターン形成領域を変更しつつ複数回実施することで、１枚のウエハ１０上に複数の樹脂１６のパターンを成形することができる。
【００２２】
特に、上記押型工程および離型工程では、制御部５は、上述のとおり圧力調整装置１５によりモールド６をウエハ１０に向かい凸形に変形させる（撓ませる）。ここで、比較のために、従来のインプリント装置における押し付け動作について説明する。図９は、従来のインプリント装置における押し付け動作時の状態を示す概略図である。図９（ａ）は、押し付け動作時に、ウエハ１００上に形成されたパターン形成領域である樹脂層１０１からモールド１０２（パターン部１０３）を押し付ける途中の状態を示す図である。通常、モールド６を変形させながらウエハ１００上の樹脂層１０１との押し付けを実施すると、パターン部１０３と樹脂層１０１との接触領域は、押し付け動作が進行するに従って徐々に大きくなり、最終的に樹脂層１０１の塗布領域の面積にまで拡がる。しかしながら、この従来のインプリント装置では、モールド１０２の撓み状態やパターンのレイアウトによっては、押し付け動作の途中で接触領域の図心が樹脂層１０１の中心からずれる可能性がある。図９（ｂ）は、このような場合の接触領域の状態を示す平面図である。例えば、接触領域１０４の位置がＸＹ平面で偏っている、すなわち接触領域１０４の図心１０５が樹脂層１０１の中心１０６からずれている場合、接触領域１０４の境界１０７と樹脂層１０１の端部１０１ａとの距離が場所により異なることになる。したがって、接触領域１０４の境界１０７と樹脂層１０１の端部との距離が他の部分と比較して長くなる部分が発生し、押し付け時間が増大する可能性がある。そこで、本実施形態のインプリント装置１では、押し付け動作中に、接触領域の位置がＸＹ平面で偏らないように、接触領域の図心の位置を適宜調整する。
【００２３】
図２は、押型工程における図心調整前の接触領域の状態を示す概略図である。特に、図２（ａ）は、モールド６が変形状態にある図１に対応したインプリント装置１の状態を示す断面図であり、図２（ｂ）は、このときのパターン部６ａと樹脂（樹脂層）１６との接触領域２４の状態を示す平面図である。また、図３は、この押型工程におけるインプリント装置１の動作シーケンスを示すフローチャートである。まず、押型工程において、制御部５は、測定装置２３により、押し付けを実施している間に渡り、接触領域２４の画像情報を取得する（ステップＳ１００）。次に、制御部５は、取得した画像情報に基づいて、接触領域２４の図心２５の位置（平面座標）を算出する（ステップＳ１０１）。この図心２５の位置は、例えば、取得した接触領域２４の面積を、多角形、円、楕円などに適宜置き換えることで算出可能である。さらに、制御部５は、図心２５の算出と並行し、取得した画像情報に基づいて、ウエハ１０上に塗布された樹脂１６の塗布領域の面積、すなわちパターン形成領域の図心２６の位置（平面座標）を算出する。なお、この図心２６の算出は、押し付け動作に先立ち、予め算出しておいてもよい。ここで、本実施形態のようにパターン形成領域の全てがウエハ１０上に存在する場合には、図心２６は、樹脂１６の塗布領域の面積の中心となる。次に、制御部５は、算出した図心２５と図心２６との位置を比較する（ステップＳ１０２）。次に、制御部５は、押し付け動作中には、図心２５の位置が常に図心２６の位置に向かう（合致する）ように、モールド駆動機構１２の微動型ステージ１８を駆動させる（ステップＳ１０３）。このとき、制御部５は、モールド駆動機構１２の粗動型ステージ１７をＺ軸方向に上昇させながら、微動型ステージ１８におけるモールド保持面のＸＹ軸周りの角度ωｘ、ωｙを変化させる。そして、制御部５は、この一連の動作を所定の頻度で繰り返し（Ｎｏ）、押し付け動作が終了したと判断したら、動作シーケンスを終了する（ステップＳ１０４）。
【００２４】
図４は、押型工程における図心調整中の接触領域の状態を示す概略図である。特に、図４（ａ）は、微動型ステージ１８が駆動状態にある、図２に対応したインプリント装置１の状態を示す断面図であり、図４（ｂ）は、このときのパターン部６ａと樹脂（樹脂層）１６との接触領域２４の状態を示す平面図である。制御部５は、例えば、図４（ａ）に示すように、微動型ステージ１８に対して、モールド保持面のＹ軸周りの角度ωｙを変化させることで、この微動型ステージ１８にモールドチャック１１を介して保持されたモールド６（パターン部６ａ）の姿勢を変化させる。ここで、角度ωｘ、ωｙの変化量は、図心２５と図心２６とのＸＹ平面のオフセット量に基づいて調整される。制御部５は、このように算出したオフセット量に基づいて角度を調整させることで、図４（ｂ）に示すように図心２５の位置が移動し、図心２５と図心２６との位置が合致する。また、制御部５は、図心２５の算出タイミングを、図心２６の位置制御の精度が保たれ、かつ、微動型ステージ１８のモールド保持面の角度の変化量が大きくなり過ぎないように予め設定する。例えば、パターン形成領域のサイズが２０×３０ｍｍで、ウエハ１０上に塗布された樹脂１６の液滴間距離が１５０μｍで、また、押し付けに要する時間が０．５ｓｅｃであるとすると、制御部５は、図心２５の算出を０．５ｍｓｅｃごとに実行することが望ましい。制御部５は、このようなタイミングにて図心２５を算出し、微動型ステージ１８のモールド保持面の角度の変化量をフィードバック制御することで、図心２５の位置制御の精度が維持される。
【００２５】
このように、押し付け動作中に、図心２５の位置が常に図心２６の位置に向かうように微動型ステージ１８を駆動させることで、接触領域２４がＸＹ平面にて偏った位置となることを防ぐことができる。したがって、接触領域２４は、図心２６から均一に拡がることになるため、結果的に、押し付け時間の増大を抑え、インプリント装置１全体のスループットの向上につながる。また、押型工程では、モールド６の撓みは、図心２６から均等となるので、モールド６におけるＸＹ軸方向での局所的な歪みの発生を抑え、オーバーレイ精度を向上させることができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、例えば、スループットの向上に有利なインプリント装置を提供することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、接触領域２４の図心２５の位置を樹脂１６の塗布領域の図心２６の位置に向かうように駆動する駆動部として、モールド６側の微動型ステージ１８を用いたが、ウエハ１０側の微動型ステージ２２を用いてもよい。この場合、ステージ駆動機構２０の粗動型ステージ２１と微動型ステージ２２とが、上記の説明におけるモールド駆動機構１２の粗動型ステージ１７と微動型ステージ１８とにそれぞれ対応し、動作することになる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るインプリント装置について説明する。図５は、本実施形態に係る押型工程における図心調整前のインプリント装置３０の状態を示す概略図である。特に、図５（ａ）は、インプリント装置３０の構成に関する状態を示す断面図である。なお、図５において、図１に示す第１実施形態に係るインプリント装置１の構成要素と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。このインプリント装置３０の特徴は、接触領域２４の図心２５の位置を樹脂１６の塗布領域の図心２６の位置に向かうように駆動する駆動部として、吸着面にて複数の吸着溝３１を有するモールドチャック３２を用いる点にある。この場合、第１実施形態のモールド駆動機構１２に対応する本実施形態のモールド駆動機構３３は、粗動型ステージと微動型ステージとの２つの駆動系を有するものではなく、少なくともＺ軸方向に駆動可能とする単一型の駆動機構であってもよい。同様に、第１実施形態のステージ駆動機構２０に対応する本実施形態のステージ駆動機構３４も、粗動型ステージと微動型ステージとの２つの駆動系を有するものではなく、少なくともＸＹ軸方向に駆動可能とする単一型の駆動機構であってもよい。
【００２９】
図５（ｂ）は、モールド６側から見たモールドチャック３２の構成、およびこの場合の吸着状態を示す平面図である。このモールドチャック３２は、吸着面３５のＸＹ平面内の四方の領域（第１領域３５ａ〜第４領域３５ｄ）のそれぞれに、一例として、内側から外側に向けて平行に配列された３つの吸着溝３１を有する。これらの吸着溝３１は、Ｘ軸方向の第１領域３５ａに配置される第１吸着溝３１ａ〜第３吸着溝３１ｃ、および第１領域３５ａに対向する第２領域３５ｂに配置される第４吸着溝３１ｄ〜第６吸着溝３１ｆを含む。さらに、吸着溝３１は、Ｙ軸方向の第３領域３５ｃに配置される第７吸着溝３１ｇ〜第９吸着溝３１ｉ、および第３領域３５ｃに対向する第４領域３５ｄに配置される第１０吸着溝３１ｊ〜第１２吸着溝３１ｌを含む。これらの各吸着溝３１は、それぞれ切り替え機構を介して真空ポンプ３６に接続され、モールド６を吸着保持する際に、制御部５によりそれぞれ独立して吸着のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。ここで、図５に示す例では、制御部５は、Ｘ軸方向の第１吸着溝３１ａと、この第１吸着溝３１ａに対向する第４吸着溝３１ｄとの２つの吸着溝３１の吸着をＯＮとしている。なお、図中では、説明上、この吸着がＯＮとなっている吸着溝３１を黒塗りで示している。
【００３０】
一方、図６は、本実施形態に係る押型工程における図心調整中のインプリント装置３０の状態を示す概略図である。特に、図６（ａ）は、図５（ａ）に対応し、同様に、図６（ｂ）は、図５（ｂ）に対応している。第１実施形態では、制御部５は、図３に示す動作シーケンスにおけるステップＳ１０３にて、モールド駆動機構１２の微動型ステージ１８を駆動させることで、図心２５の位置が常に図心２６の位置に向かうように制御する。これに対して、本実施形態では、制御部５は、モールドチャック３２の複数の吸着溝３１において、吸着をＯＮとする部分を切り替えることで、図心２５の位置が常に図心２６の位置に向かうように制御する。例えば、図６に示す例では、制御部５は、図５に示す吸着状態から、第１吸着溝３１ａでの吸着をそのままＯＮとし、一方、第４吸着溝３１ｄでの吸着をＯＦＦとして、その外側に隣設する第５吸着溝３１ｅでの吸着をＯＮとするような吸着状態に変更する。このとき、吸着溝３１の選択は、接触領域２４の図心２５と図心２６とのＸＹ平面のオフセット量に基づいて調整される。このように複数の吸着溝３１の吸着動作をそれぞれ切り替えることで、モールド６の撓み形状が変化するのでパターン部６ａの姿勢が変わり、結果的に接触領域２４の図心２５の位置を押し付け動作中に移動させることができる。これにより、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るインプリント装置について説明する。図７は、本実施形態に係る押型工程における図心調整前および図心調整中のインプリント装置４０の状態を示す概略図である。特に、図７（ａ）は、図心調整前のインプリント装置４０の状態を示す断面図である。なお、図７において、図１に示す第１実施形態に係るインプリント装置１の構成要素と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。このインプリント装置４０の特徴は、接触領域２４の図心２５の位置を樹脂１６の塗布領域の図心２６の位置に向かうように駆動する駆動部として、モールド４１をモールドチャック４２に吸着保持させたままＸＹ軸方向に移動させる移動機構４３を有する点にある。なお、この場合も、第１実施形態のモールド駆動機構１２に対応する本実施形態のモールド駆動機構４４は、粗動型ステージと微動型ステージとの２つの駆動系を有するものではなく、少なくともＺ軸方向に駆動可能とする単一型の駆動機構であってもよい。同様に、第１実施形態のステージ駆動機構２０に対応する本実施形態のステージ駆動機構４５も、粗動型ステージと微動型ステージとの２つの駆動系を有するものではなく、少なくともＸＹ軸方向に駆動可能とする単一型の駆動機構であってもよい。
【００３２】
まず、本実施形態のモールド４１の形状は、上記実施形態のモールド６の形状と比較して、外形およびパターン部４１ａの形状について同様であるが、モールドチャック４２に対する吸着面を含む外周部の形状が異なる。すなわち、モールド４１の中央部は、ウエハ１０に向かい凸形に変形しやすいように薄く、その外周部は、より厚みのある壁部４１ｂで形成されている。結果的に、モールド４１の形状は、紫外線７の照射面の中央部に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さを有するキャビティ（凹部）が形成された形状となる。これに対して、移動機構４３は、例えばモールド駆動機構４４に設置され、四方の壁部４１ｂの壁面に対して独立して外圧を与えることで、ＸＹ軸方向にモールド４１を移動させる。この移動機構４３としては、例えば、図７（ａ）に示すように、壁部４１ｂの内側と外側とにそれぞれ接触する、対となる突き当て棒４６（４６ａ、４６ｂ）を備え、内部に設置されるアクチュエータにより各突き当て棒４６をＸＹ軸方向に駆動する構成があり得る。
【００３３】
一方、図７（ｂ）は、図心調整中のインプリント装置４０の状態を示す断面図である。本実施形態では、制御部５は、移動機構４３による四方の突き当て棒４６の押し出し量を適宜調整することで、図心２５の位置が常に図心２６の位置に向かうように制御する。例えば、図７に示す例では、制御部５は、図７（ａ）に示す突き当て棒４６の状態から、Ｘ軸方向において、一方の側の突き当て棒４６の状態をそのままとし、他方の側の突き当て棒４６の状態を、壁部４１ｂが内側に向かうように押し出す状態に変更する。このとき、突き当て棒４６の押し出し量は、接触領域２４の図心２５と図心２６とのＸＹ平面のオフセット量に基づいて調整される。このように移動機構４３による外圧の付加によりモールド４１の撓み形状が変化するので、パターン部４１ａの姿勢が変わり、結果的に接触領域２４の図心２５の位置を押し付け動作中に移動させることができる。これにより、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３４】
なお、押し付け動作の完了後に、モールド６がモールドチャック４２に対してＸＹ軸方向にずれたままである場合には、制御部５は、移動機構４３により再度モールド６を移動させて元の状態へと戻す。その後、制御部５は、押し付け動作の前に、モールド６とウエハ１０とのＸＹ軸方向の相対位置の計測を行っている場合には、移動機構４３よりその計測結果に基づいてモールド６を移動させる（位置合わせを実行する）。一方、制御部５は、押し付け動作の完了後に、モールド６とウエハ１０とのＸＹ軸方向の相対位置の計測を行う場合には、移動機構４３よりその時点で計測結果に基づいてモールド６を移動させる。このように、硬化工程の前に、予めモールド６のＸＹ軸方向のずれを補正することで、ウエハ１０に対するパターンの形成位置の所望の位置からのずれを抑えることができる。
【００３５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係るインプリント装置について説明する。上記実施形態では、被処理領域であるパターン形成領域が、完全にウエハ１０上に存在する場合について説明したが、本実施形態では、このパターン形成領域がウエハ１０の端部に存在する場合について説明する。ここで、「パターン形成領域がウエハ１０の端部に存在する場合」とは、この場合の押し付け位置がウエハ１０の端部の一部にかかる場合をいう。図８は、ウエハ１０上の端部に存在するパターン形成領域５０に対して押し付け動作を実施する場合の接触領域５１の状態を示す平面図である。特に、図８（ａ）は、図心調整前の接触領域５１の状態を示す図であり、一方、図８（ｂ）は、図心調整前の接触領域５１の状態を示す図である。まず、ウエハ１０の端部にて押し付け動作を開始すると、接触領域５１は、初期段階ではパターン部６ａの中央付近に存在するが、押し付け動作が進行するに従いパターン形成領域（樹脂の塗布領域）５０の形状に合わせて徐々に移動しつつ大きくなる。そして、最終段階では、接触領域５１は、パターン形成領域５０の全体に拡がる。このパターン形成領域５０の形状は、図８（ａ）に示す例に限らず、ウエハ１０の端部の場所によりそれぞれ異なる。そこで、制御部５は、押し付け動作中に、まず、第１実施形態に係る図３のステップＳ１０１と同様に、測定装置２３により取得した画像情報に基づいて、接触領域５１の図心５２の位置を算出する。さらに、本実施形態では、制御部５は、測定装置２３により取得した画像情報に基づいて、ウエハ１０上の端部に存在するパターン形成領域５０の図心５３の位置も算出する。そして、制御部５は、図３のステップＳ１０２以下と同様に、算出した図心５２と図心５３との位置を比較し、図８（ｂ）に示すように図心５２の位置が常に図心５３の位置に向かうように図心調整を実行する。本実施形態によれば、パターン形成領域がウエハ１０の端部に存在している場合でも、接触領域５１がパターン形成領域５０の図心５３から均一に拡がることになるので、押し付け時間の増大を抑え、インプリント装置全体のスループットの向上に有利となる。
【００３６】
（物品の製造方法）
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含み得る。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含み得る。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。
【００３７】
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。
【符号の説明】
【００３８】
１ インプリント装置
３ モールド保持機構
４ ウエハステージ
５ 制御部
６ モールド
１０ ウエハ
１１ モールドチャック
１５ 圧力調整装置
１６ 樹脂
１８ 微動型ステージ
２３ 測定装置
２４ 接触領域
２５ 図心
２６ 図心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント装置、それを用いた物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＭＥＭＳなど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、基板上の未硬化樹脂を型（モールド）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の１つとして、光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板（ウエハ）上のインプリント領域であるショットに紫外線硬化樹脂（インプリント材、光硬化性樹脂）を塗布する。次に、この樹脂（未硬化樹脂）を型により成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで引き離すことにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。
【０００３】
上記技術を採用したインプリント装置では、基本的に内部の雰囲気が気体（大気）であるため、型と基板上の樹脂とを互いに押し付けると樹脂内に気泡が混入する場合がある。この気泡が混入した状態で樹脂が硬化すると、形成されるパターンに欠陥が生じる可能性が高い。そこで、このパターン欠陥の発生を回避するために、特許文献１は、一旦型を基板に向かい凸形に撓ませ、基板上の樹脂に押し付けた後、型を徐々に平面に戻してパターン全面を樹脂に押し付けることにより、型と樹脂との間の気体を除去する方法を開示している。この方法によれば、型と樹脂との間の気体を内側から外側へと押し出すことができるので、樹脂内に混入する気泡を減少させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５１８２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１に示す装置のように、型を変形させながら基板上の樹脂との押し付けを実施すると、型と樹脂との接触領域は、押し付け動作が進行するに従って徐々に大きくなり、最終的にパターン形成領域（樹脂の面積）にまで拡がる。しかしながら、型の撓み状態やパターンのレイアウトによっては、押し付け動作の途中で接触領域の図心がパターン形成領域の中心からずれる。したがって、このように接触領域の位置がＸＹ平面で偏る場合には、接触領域の境界とパターン形成領域の端部との距離が他の部分と比較して長くなる部分が発生し、押し付け時間が増大する可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、スループットの向上に有利なインプリント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、型を引き付けて保持する保持機構を有する型保持部と、基板を保持する基板保持部と、保持機構に保持された状態の型を、該型に接する空間の圧力を調整することで基板に向かい凸形に変形させる圧力調整部と、凸形に変形した型と、未硬化樹脂との押し付け動作中に、型の姿勢を変化させることで型と未硬化樹脂とが接触する接触領域の位置を移動可能とする駆動部と、接触領域の状態を示す画像情報を取得する測定部と、画像情報に基づいて接触領域の図心の平面座標を算出し、該図心の平面座標の位置が、画像情報に基づいて算出した、または予め取得した基板上のパターン形成領域の図心の平面座標の位置に向かうように駆動部の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、スループットの向上に有利なインプリント装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る図心調整前のインプリント装置の状態を示す図である。
【図３】押型工程における動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る図心調整中のインプリント装置の状態を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る図心調整前のインプリント装置の状態を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る図心調整中のインプリント装置の状態を示す図である。
【図７】第３実施形態に係るインプリント装置の状態を示す図である。
【図８】第４実施形態に係るウエハの端部における接触領域の状態を示す図である。
【図９】従来の押型工程におけるインプリント装置の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係るインプリント装置について説明する。図１は、インプリント装置の構成を示す図である。本実施形態におけるインプリント装置は、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用され、被処理基板であるウエハ上（基板上）の未硬化樹脂をモールド（型）で成形し、ウエハ上に樹脂のパターンを形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用したインプリント装置とする。また、以下の図においては、ウエハ上の樹脂に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。インプリント装置１は、まず、光照射部２と、モールド保持機構３と、ウエハステージ４と、塗布部と、制御部５とを備える。
【００１２】
光照射部２は、インプリント処理の際に、モールド６に対して紫外線７を照射する。この光照射部２は、不図示の光源と、この光源から射出された紫外線７をインプリントに適切な光に調整するための光学素子とから構成される。なお、本実施形態では光硬化法を採用するために光照射部２を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、光照射部２に換えて、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱源部を設置することとなる。
【００１３】
モールド６は、外周形状が矩形であり、ウエハ１０に対する面に３次元状に形成されたパターン部（例えば、回路パターンなどの転写すべき凹凸パターン）６ａを含む。また、モールド６の材質は、石英など紫外線７を透過させることが可能な材料である。さらに、モールド６は、以下のような変形を容易とするために、紫外線７が照射される面に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さを有するキャビティ（凹部）が形成された形状としてもよい。
【００１４】
モールド保持機構（型保持部）３は、まず、モールド６を保持するモールドチャック（保持機構）１１と、このモールドチャック１１を保持し、モールド６（モールドチャック１１）を移動させるモールド駆動機構１２とを有する。モールドチャック１１は、モールド６における紫外線７の照射面の外周領域を真空吸着力や静電力により引き付けることでモールド６を保持し得る。例えば、モールドチャック１１が真空吸着力によりモールド６を保持する場合には、モールドチャック１１は、外部に設置された不図示の真空ポンプに接続され、この真空ポンプのＯＮ／ＯＦＦによりモールド６の脱着が切り替えられる。また、モールドチャック１１およびモールド駆動機構１２は、光照射部２から射出された紫外線７がウエハ１０に向けて照射されるように、中心部（内側）に開口領域を有する。この開口領域には、開口領域の一部とモールド６とで囲まれる空間１３を密閉空間とする光透過部材（例えばガラス板）１４が設置され、真空ポンプなどを含む圧力調整装置（圧力調整部）１５により空間１３内の圧力が調整される。圧力調整装置１５は、例えば、モールド６とウエハ１０上の樹脂１６との押し付けに際し、空間１３内の圧力をその外部よりも高く設定することで、パターン部６ａをウエハ１０に向かい凸形に撓ませ、樹脂１６に対してパターン部６ａの中心部から接触させる。これにより、パターン部６ａと樹脂１６との間に気体（空気）が閉じ込められるのを抑え、パターン部６ａの凹凸部に樹脂１６を隅々まで充填させることができる。さらに、モールド保持機構３は、不図示であるが、モールドチャック１１におけるモールド６の保持側に、モールド６の側面に外力または変位を与えることによりモールド６（パターン部６ａ）の形状を補正する倍率補正機構を有する。
【００１５】
モールド駆動機構１２は、モールド６とウエハ１０上の樹脂１６との押し付け、または引き離しを選択的に行うようにモールド６を各軸方向に移動させる。このモールド駆動機構１２は、粗動型ステージ（粗動駆動系）１７と、微動型ステージ（微動駆動系）１８とから構成される。粗動型ステージ１７は、主にＺ軸方向に長距離駆動する。一方、微動型ステージ１８は、粗動型ステージ１７に追従し、主に６軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚ）方向に微小駆動する。なお、モールド駆動機構１２に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータやエアシリンダがある。また、インプリント装置１における押し付けおよび引き離し動作は、モールド６をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、ウエハステージ４をＺ軸方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させてもよい。
【００１６】
ウエハ１０は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、この被処理面には、モールド６に形成されたパターン部６ａにより成形される紫外線硬化樹脂（以下「樹脂」という）１６が塗布される。
【００１７】
ウエハステージ（基板保持部）４は、ウエハ１０を保持し、モールド６とウエハ１０上の樹脂１６との押し付けに際し、モールド６と樹脂１６との位置合わせを実施する。このウエハステージ４は、ウエハ１０を、吸着力により保持するウエハチャック１９と、このウエハチャック１９を機械的手段により保持し、各軸方向に移動可能とするステージ駆動機構２０とを有する。このステージ駆動機構２０も、粗動型ステージ（粗動駆動系）２１と、微動型ステージ（微動駆動系）２２とから構成される。この場合、粗動型ステージ２１は、主にＸＹ平面内で長距離駆動する。一方、微動型ステージ２２は、粗動型ステージ２１に追従し、主に６軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚ）方向に微小駆動する。なお、ステージ駆動機構２０に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータや平面モータがある。
【００１８】
塗布部は、不図示であるが、モールド保持機構３の近傍に設置され、ウエハ１０上に樹脂（未硬化樹脂）１６を塗布する。ここで、この樹脂１６は、紫外線７を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性樹脂（インプリント材）であり、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。また、塗布部の吐出ノズルから吐出される樹脂１６の量も、ウエハ１０上に形成される樹脂１６の所望の厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。なお、以下の説明で使用する「パターン形成領域（ショット）」は、便宜上、樹脂１６の塗布領域と略同一面積であるものと仮定する。
【００１９】
制御部５は、インプリント装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部５は、例えば、コンピュータなどで構成され、インプリント装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部５は、少なくともモールド保持機構３などの駆動部および圧力調整装置１５の動作を制御する。なお、制御部５は、インプリント装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、インプリント装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。
【００２０】
また、インプリント装置１は、モールド保持機構３の上方、すなわち紫外線７の照射方向の上流側に、モールド６（パターン部６ａ）とウエハ１０上の樹脂１６とが接触している際の接触領域の状態を把握するための測定装置（測定部）２３を備える。この測定装置２３は、例えばＣＣＤカメラなどの撮像装置であり、この場合には接触領域を画像情報として取得する。また、インプリント装置１は、不図示であるが、アライメント計測系や、モールド６を装置外部からモールド保持機構３へ搬送するモールド搬送機構、または、ウエハ１０を装置外部からウエハステージ４へ搬送する基板搬送機構などを含み得る。
【００２１】
次に、インプリント装置１によるインプリント処理について説明する。まず、制御部５は、基板搬送機構によりウエハステージ４上のウエハチャック１９にウエハ１０を載置および固定させ、ウエハステージ４を塗布部の塗布位置へ移動させる。次に、塗布部は、塗布工程として、ウエハ１０の所定の被処理領域であるパターン形成領域に樹脂１６を塗布する。次に、制御部５は、ウエハ１０上の前記パターン形成領域がモールド６に形成されたパターン部６ａの直下に位置するようにウエハステージ４を移動させる。次に、制御部５は、モールド駆動機構１２を駆動させ、ウエハ１０上の樹脂１６にモールド６を押し付ける（押型工程）。この押し付けにより、樹脂１６は、パターン部６ａの凹凸部に充填される。この状態で、制御部５は、硬化工程として、光照射部２にモールド６の上面から紫外線７を照射させ、モールド６を透過した紫外線７により樹脂１６を硬化させる。そして、樹脂１６が硬化した後に、制御部５は、モールド駆動機構１２を再駆動させ、モールド６を樹脂１６から引き離す（離型工程）。これにより、ウエハ１０上の前記パターン形成領域の表面には、パターン部６ａの凹凸部に倣った３次元形状の樹脂１６のパターン（層）が成形される。このような一連のインプリント動作をウエハステージ４の駆動によりパターン形成領域を変更しつつ複数回実施することで、１枚のウエハ１０上に複数の樹脂１６のパターンを成形することができる。
【００２２】
特に、上記押型工程および離型工程では、制御部５は、上述のとおり圧力調整装置１５によりモールド６をウエハ１０に向かい凸形に変形させる（撓ませる）。ここで、比較のために、従来のインプリント装置における押し付け動作について説明する。図９は、従来のインプリント装置における押し付け動作時の状態を示す概略図である。図９（ａ）は、押し付け動作時に、ウエハ１００上に形成されたパターン形成領域である樹脂層１０１からモールド１０２（パターン部１０３）を押し付ける途中の状態を示す図である。通常、モールド６を変形させながらウエハ１００上の樹脂層１０１との押し付けを実施すると、パターン部１０３と樹脂層１０１との接触領域は、押し付け動作が進行するに従って徐々に大きくなり、最終的に樹脂層１０１の塗布領域の面積にまで拡がる。しかしながら、この従来のインプリント装置では、モールド１０２の撓み状態やパターンのレイアウトによっては、押し付け動作の途中で接触領域の図心が樹脂層１０１の中心からずれる可能性がある。図９（ｂ）は、このような場合の接触領域の状態を示す平面図である。例えば、接触領域１０４の位置がＸＹ平面で偏っている、すなわち接触領域１０４の図心１０５が樹脂層１０１の中心１０６からずれている場合、接触領域１０４の境界１０７と樹脂層１０１の端部１０１ａとの距離が場所により異なることになる。したがって、接触領域１０４の境界１０７と樹脂層１０１の端部との距離が他の部分と比較して長くなる部分が発生し、押し付け時間が増大する可能性がある。そこで、本実施形態のインプリント装置１では、押し付け動作中に、接触領域の位置がＸＹ平面で偏らないように、接触領域の図心の位置を適宜調整する。
【００２３】
図２は、押型工程における図心調整前の接触領域の状態を示す概略図である。特に、図２（ａ）は、モールド６が変形状態にある図１に対応したインプリント装置１の状態を示す断面図であり、図２（ｂ）は、このときのパターン部６ａと樹脂（樹脂層）１６との接触領域２４の状態を示す平面図である。また、図３は、この押型工程におけるインプリント装置１の動作シーケンスを示すフローチャートである。まず、押型工程において、制御部５は、測定装置２３により、押し付けを実施している間に渡り、接触領域２４の画像情報を取得する（ステップＳ１００）。次に、制御部５は、取得した画像情報に基づいて、接触領域２４の図心２５の位置（平面座標）を算出する（ステップＳ１０１）。この図心２５の位置は、例えば、取得した接触領域２４の面積を、多角形、円、楕円などに適宜置き換えることで算出可能である。さらに、制御部５は、図心２５の算出と並行し、取得した画像情報に基づいて、ウエハ１０上に塗布された樹脂１６の塗布領域の面積、すなわちパターン形成領域の図心２６の位置（平面座標）を算出する。なお、この図心２６の算出は、押し付け動作に先立ち、予め算出しておいてもよい。ここで、本実施形態のようにパターン形成領域の全てがウエハ１０上に存在する場合には、図心２６は、樹脂１６の塗布領域の面積の中心となる。次に、制御部５は、算出した図心２５と図心２６との位置を比較する（ステップＳ１０２）。次に、制御部５は、押し付け動作中には、図心２５の位置が常に図心２６の位置に向かう（合致する）ように、モールド駆動機構１２の微動型ステージ１８を駆動させる（ステップＳ１０３）。このとき、制御部５は、モールド駆動機構１２の粗動型ステージ１７をＺ軸方向に上昇させながら、微動型ステージ１８におけるモールド保持面のＸＹ軸周りの角度ωｘ、ωｙを変化させる。そして、制御部５は、この一連の動作を所定の頻度で繰り返し（Ｎｏ）、押し付け動作が終了したと判断したら、動作シーケンスを終了する（ステップＳ１０４）。
【００２４】
図４は、押型工程における図心調整中の接触領域の状態を示す概略図である。特に、図４（ａ）は、微動型ステージ１８が駆動状態にある、図２に対応したインプリント装置１の状態を示す断面図であり、図４（ｂ）は、このときのパターン部６ａと樹脂（樹脂層）１６との接触領域２４の状態を示す平面図である。制御部５は、例えば、図４（ａ）に示すように、微動型ステージ１８に対して、モールド保持面のＹ軸周りの角度ωｙを変化させることで、この微動型ステージ１８にモールドチャック１１を介して保持されたモールド６（パターン部６ａ）の姿勢を変化させる。ここで、角度ωｘ、ωｙの変化量は、図心２５と図心２６とのＸＹ平面のオフセット量に基づいて調整される。制御部５は、このように算出したオフセット量に基づいて角度を調整させることで、図４（ｂ）に示すように図心２５の位置が移動し、図心２５と図心２６との位置が合致する。また、制御部５は、図心２５の算出タイミングを、図心２６の位置制御の精度が保たれ、かつ、微動型ステージ１８のモールド保持面の角度の変化量が大きくなり過ぎないように予め設定する。例えば、パターン形成領域のサイズが２０×３０ｍｍで、ウエハ１０上に塗布された樹脂１６の液滴間距離が１５０μｍで、また、押し付けに要する時間が０．５ｓｅｃであるとすると、制御部５は、図心２５の算出を０．５ｍｓｅｃごとに実行することが望ましい。制御部５は、このようなタイミングにて図心２５を算出し、微動型ステージ１８のモールド保持面の角度の変化量をフィードバック制御することで、図心２５の位置制御の精度が維持される。
【００２５】
このように、押し付け動作中に、図心２５の位置が常に図心２６の位置に向かうように微動型ステージ１８を駆動させることで、接触領域２４がＸＹ平面にて偏った位置となることを防ぐことができる。したがって、接触領域２４は、図心２６から均一に拡がることになるため、結果的に、押し付け時間の増大を抑え、インプリント装置１全体のスループットの向上につながる。また、押型工程では、モールド６の撓みは、図心２６から均等となるので、モールド６におけるＸＹ軸方向での局所的な歪みの発生を抑え、オーバーレイ精度を向上させることができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、例えば、スループットの向上に有利なインプリント装置を提供することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、接触領域２４の図心２５の位置を樹脂１６の塗布領域の図心２６の位置に向かうように駆動する駆動部として、モールド６側の微動型ステージ１８を用いたが、ウエハ１０側の微動型ステージ２２を用いてもよい。この場合、ステージ駆動機構２０の粗動型ステージ２１と微動型ステージ２２とが、上記の説明におけるモールド駆動機構１２の粗動型ステージ１７と微動型ステージ１８とにそれぞれ対応し、動作することになる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るインプリント装置について説明する。図５は、本実施形態に係る押型工程における図心調整前のインプリント装置３０の状態を示す概略図である。特に、図５（ａ）は、インプリント装置３０の構成に関する状態を示す断面図である。なお、図５において、図１に示す第１実施形態に係るインプリント装置１の構成要素と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。このインプリント装置３０の特徴は、接触領域２４の図心２５の位置を樹脂１６の塗布領域の図心２６の位置に向かうように駆動する駆動部として、吸着面にて複数の吸着溝３１を有するモールドチャック３２を用いる点にある。この場合、第１実施形態のモールド駆動機構１２に対応する本実施形態のモールド駆動機構３３は、粗動型ステージと微動型ステージとの２つの駆動系を有するものではなく、少なくともＺ軸方向に駆動可能とする単一型の駆動機構であってもよい。同様に、第１実施形態のステージ駆動機構２０に対応する本実施形態のステージ駆動機構３４も、粗動型ステージと微動型ステージとの２つの駆動系を有するものではなく、少なくともＸＹ軸方向に駆動可能とする単一型の駆動機構であってもよい。
【００２９】
図５（ｂ）は、モールド６側から見たモールドチャック３２の構成、およびこの場合の吸着状態を示す平面図である。このモールドチャック３２は、吸着面３５のＸＹ平面内の四方の領域（第１領域３５ａ〜第４領域３５ｄ）のそれぞれに、一例として、内側から外側に向けて平行に配列された３つの吸着溝３１を有する。これらの吸着溝３１は、Ｘ軸方向の第１領域３５ａに配置される第１吸着溝３１ａ〜第３吸着溝３１ｃ、および第１領域３５ａに対向する第２領域３５ｂに配置される第４吸着溝３１ｄ〜第６吸着溝３１ｆを含む。さらに、吸着溝３１は、Ｙ軸方向の第３領域３５ｃに配置される第７吸着溝３１ｇ〜第９吸着溝３１ｉ、および第３領域３５ｃに対向する第４領域３５ｄに配置される第１０吸着溝３１ｊ〜第１２吸着溝３１ｌを含む。これらの各吸着溝３１は、それぞれ切り替え機構を介して真空ポンプ３６に接続され、モールド６を吸着保持する際に、制御部５によりそれぞれ独立して吸着のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。ここで、図５に示す例では、制御部５は、Ｘ軸方向の第１吸着溝３１ａと、この第１吸着溝３１ａに対向する第４吸着溝３１ｄとの２つの吸着溝３１の吸着をＯＮとしている。なお、図中では、説明上、この吸着がＯＮとなっている吸着溝３１を黒塗りで示している。
【００３０】
一方、図６は、本実施形態に係る押型工程における図心調整中のインプリント装置３０の状態を示す概略図である。特に、図６（ａ）は、図５（ａ）に対応し、同様に、図６（ｂ）は、図５（ｂ）に対応している。第１実施形態では、制御部５は、図３に示す動作シーケンスにおけるステップＳ１０３にて、モールド駆動機構１２の微動型ステージ１８を駆動させることで、図心２５の位置が常に図心２６の位置に向かうように制御する。これに対して、本実施形態では、制御部５は、モールドチャック３２の複数の吸着溝３１において、吸着をＯＮとする部分を切り替えることで、図心２５の位置が常に図心２６の位置に向かうように制御する。例えば、図６に示す例では、制御部５は、図５に示す吸着状態から、第１吸着溝３１ａでの吸着をそのままＯＮとし、一方、第４吸着溝３１ｄでの吸着をＯＦＦとして、その外側に隣設する第５吸着溝３１ｅでの吸着をＯＮとするような吸着状態に変更する。このとき、吸着溝３１の選択は、接触領域２４の図心２５と図心２６とのＸＹ平面のオフセット量に基づいて調整される。このように複数の吸着溝３１の吸着動作をそれぞれ切り替えることで、モールド６の撓み形状が変化するのでパターン部６ａの姿勢が変わり、結果的に接触領域２４の図心２５の位置を押し付け動作中に移動させることができる。これにより、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るインプリント装置について説明する。図７は、本実施形態に係る押型工程における図心調整前および図心調整中のインプリント装置４０の状態を示す概略図である。特に、図７（ａ）は、図心調整前のインプリント装置４０の状態を示す断面図である。なお、図７において、図１に示す第１実施形態に係るインプリント装置１の構成要素と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。このインプリント装置４０の特徴は、接触領域２４の図心２５の位置を樹脂１６の塗布領域の図心２６の位置に向かうように駆動する駆動部として、モールド４１をモールドチャック４２に吸着保持させたままＸＹ軸方向に移動させる移動機構４３を有する点にある。なお、この場合も、第１実施形態のモールド駆動機構１２に対応する本実施形態のモールド駆動機構４４は、粗動型ステージと微動型ステージとの２つの駆動系を有するものではなく、少なくともＺ軸方向に駆動可能とする単一型の駆動機構であってもよい。同様に、第１実施形態のステージ駆動機構２０に対応する本実施形態のステージ駆動機構４５も、粗動型ステージと微動型ステージとの２つの駆動系を有するものではなく、少なくともＸＹ軸方向に駆動可能とする単一型の駆動機構であってもよい。
【００３２】
まず、本実施形態のモールド４１の形状は、上記実施形態のモールド６の形状と比較して、外形およびパターン部４１ａの形状について同様であるが、モールドチャック４２に対する吸着面を含む外周部の形状が異なる。すなわち、モールド４１の中央部は、ウエハ１０に向かい凸形に変形しやすいように薄く、その外周部は、より厚みのある壁部４１ｂで形成されている。結果的に、モールド４１の形状は、紫外線７の照射面の中央部に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さを有するキャビティ（凹部）が形成された形状となる。これに対して、移動機構４３は、例えばモールド駆動機構４４に設置され、四方の壁部４１ｂの壁面に対して独立して外圧を与えることで、ＸＹ軸方向にモールド４１を移動させる。この移動機構４３としては、例えば、図７（ａ）に示すように、壁部４１ｂの内側と外側とにそれぞれ接触する、対となる突き当て棒４６（４６ａ、４６ｂ）を備え、内部に設置されるアクチュエータにより各突き当て棒４６をＸＹ軸方向に駆動する構成があり得る。
【００３３】
一方、図７（ｂ）は、図心調整中のインプリント装置４０の状態を示す断面図である。本実施形態では、制御部５は、移動機構４３による四方の突き当て棒４６の押し出し量を適宜調整することで、図心２５の位置が常に図心２６の位置に向かうように制御する。例えば、図７に示す例では、制御部５は、図７（ａ）に示す突き当て棒４６の状態から、Ｘ軸方向において、一方の側の突き当て棒４６の状態をそのままとし、他方の側の突き当て棒４６の状態を、壁部４１ｂが内側に向かうように押し出す状態に変更する。このとき、突き当て棒４６の押し出し量は、接触領域２４の図心２５と図心２６とのＸＹ平面のオフセット量に基づいて調整される。このように移動機構４３による外圧の付加によりモールド４１の撓み形状が変化するので、パターン部４１ａの姿勢が変わり、結果的に接触領域２４の図心２５の位置を押し付け動作中に移動させることができる。これにより、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３４】
なお、押し付け動作の完了後に、モールド６がモールドチャック４２に対してＸＹ軸方向にずれたままである場合には、制御部５は、移動機構４３により再度モールド６を移動させて元の状態へと戻す。その後、制御部５は、押し付け動作の前に、モールド６とウエハ１０とのＸＹ軸方向の相対位置の計測を行っている場合には、移動機構４３よりその計測結果に基づいてモールド６を移動させる（位置合わせを実行する）。一方、制御部５は、押し付け動作の完了後に、モールド６とウエハ１０とのＸＹ軸方向の相対位置の計測を行う場合には、移動機構４３よりその時点で計測結果に基づいてモールド６を移動させる。このように、硬化工程の前に、予めモールド６のＸＹ軸方向のずれを補正することで、ウエハ１０に対するパターンの形成位置の所望の位置からのずれを抑えることができる。
【００３５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係るインプリント装置について説明する。上記実施形態では、被処理領域であるパターン形成領域が、完全にウエハ１０上に存在する場合について説明したが、本実施形態では、このパターン形成領域がウエハ１０の端部に存在する場合について説明する。ここで、「パターン形成領域がウエハ１０の端部に存在する場合」とは、この場合の押し付け位置がウエハ１０の端部の一部にかかる場合をいう。図８は、ウエハ１０上の端部に存在するパターン形成領域５０に対して押し付け動作を実施する場合の接触領域５１の状態を示す平面図である。特に、図８（ａ）は、図心調整前の接触領域５１の状態を示す図であり、一方、図８（ｂ）は、図心調整前の接触領域５１の状態を示す図である。まず、ウエハ１０の端部にて押し付け動作を開始すると、接触領域５１は、初期段階ではパターン部６ａの中央付近に存在するが、押し付け動作が進行するに従いパターン形成領域（樹脂の塗布領域）５０の形状に合わせて徐々に移動しつつ大きくなる。そして、最終段階では、接触領域５１は、パターン形成領域５０の全体に拡がる。このパターン形成領域５０の形状は、図８（ａ）に示す例に限らず、ウエハ１０の端部の場所によりそれぞれ異なる。そこで、制御部５は、押し付け動作中に、まず、第１実施形態に係る図３のステップＳ１０１と同様に、測定装置２３により取得した画像情報に基づいて、接触領域５１の図心５２の位置を算出する。さらに、本実施形態では、制御部５は、測定装置２３により取得した画像情報に基づいて、ウエハ１０上の端部に存在するパターン形成領域５０の図心５３の位置も算出する。そして、制御部５は、図３のステップＳ１０２以下と同様に、算出した図心５２と図心５３との位置を比較し、図８（ｂ）に示すように図心５２の位置が常に図心５３の位置に向かうように図心調整を実行する。本実施形態によれば、パターン形成領域がウエハ１０の端部に存在している場合でも、接触領域５１がパターン形成領域５０の図心５３から均一に拡がることになるので、押し付け時間の増大を抑え、インプリント装置全体のスループットの向上に有利となる。
【００３６】
（物品の製造方法）
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含み得る。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含み得る。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。
【００３７】
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。
【符号の説明】
【００３８】
１ インプリント装置
３ モールド保持機構
４ ウエハステージ
５ 制御部
６ モールド
１０ ウエハ
１１ モールドチャック
１５ 圧力調整装置
１６ 樹脂
１８ 微動型ステージ
２３ 測定装置
２４ 接触領域
２５ 図心
２６ 図心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、前記基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
前記型を引き付けて保持する保持機構を有する型保持部と、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記保持機構に保持された状態の前記型を、該型に接する空間の圧力を調整することで前記基板に向かい凸形に変形させる圧力調整部と、
前記凸形に変形した前記型と、前記未硬化樹脂との押し付け動作中に、前記型の姿勢を変化させることで前記型と前記未硬化樹脂とが接触する接触領域の位置を移動可能とする駆動部と、
前記接触領域の状態を示す画像情報を取得する測定部と、
前記画像情報に基づいて前記接触領域の図心の平面座標を算出し、該図心の平面座標の位置が、前記画像情報に基づいて算出した、または予め取得した前記基板上のパターン形成領域の図心の平面座標の位置に向かうように前記駆動部の動作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。
【請求項２】
前記制御部は、前記型と前記未硬化樹脂との押し付け位置が前記基板の端部にかかる場合には、前記接触領域の図心の平面座標の算出と並行して前記パターン形成領域の図心の平面座標の算出を実行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。
【請求項３】
前記駆動部は、前記型保持部に設置され、前記基板の平面に対する前記保持機構での前記型の保持面の角度を変化させる駆動系であ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。
【請求項４】
前記駆動部は、前記基板保持部に設置され、前記型の面に対する前記基板保持部での前記基板の保持面の角度を変化させる駆動系であ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。
【請求項５】
前記駆動部は、前記型を吸着する複数の吸着溝と、該複数の吸着溝のそれぞれの吸着を独立して切り替え可能とする切り替え機構とを含む前記保持機構であ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。
【請求項６】
前記駆動部は、前記保持機構に保持されつつ前記基板に向かい凸形に変形した状態の前記型を、前記基板の平面に対して平行に移動させる移動機構であ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。
【請求項７】
前記制御部は、前記押し付け動作の完了後に、平行に移動した状態を前記移動機構により元に戻させることを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記押し付け動作の前の前記型と前記基板との相対位置の計測結果に基づいて位置合わせを実行することを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記押し付け動作の完了後の前記型と前記基板との相対位置の計測結果に基づいて位置合わせを実行することを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
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上に樹脂のパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンを形成された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。
【請求項１】
基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、前記基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
前記型を引き付けて保持する保持機構を有する型保持部と、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記保持機構に保持された状態の前記型を、該型に接する空間の圧力を調整することで前記基板に向かい凸形に変形させる圧力調整部と、
前記凸形に変形した前記型と、前記未硬化樹脂との押し付け動作中に、前記型の姿勢を変化させることで前記型と前記未硬化樹脂とが接触する接触領域の位置を移動可能とする駆動部と、
前記接触領域の状態を示す画像情報を取得する測定部と、
前記画像情報に基づいて前記接触領域の図心の平面座標を算出し、該図心の平面座標の位置が、前記画像情報に基づいて算出した、または予め取得した前記基板上のパターン形成領域の図心の平面座標の位置に向かうように前記駆動部の動作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。
【請求項２】
前記制御部は、前記型と前記未硬化樹脂との押し付け位置が前記基板の端部にかかる場合には、前記接触領域の図心の平面座標の算出と並行して前記パターン形成領域の図心の平面座標の算出を実行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。
【請求項３】
前記駆動部は、前記型保持部に設置され、前記基板の平面に対する前記保持機構での前記型の保持面の角度を変化させる駆動系であ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。
【請求項４】
前記駆動部は、前記基板保持部に設置され、前記型の面に対する前記基板保持部での前記基板の保持面の角度を変化させる駆動系であ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。
【請求項５】
前記駆動部は、前記型を吸着する複数の吸着溝と、該複数の吸着溝のそれぞれの吸着を独立して切り替え可能とする切り替え機構とを含む前記保持機構であ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。
【請求項６】
前記駆動部は、前記保持機構に保持されつつ前記基板に向かい凸形に変形した状態の前記型を、前記基板の平面に対して平行に移動させる移動機構であ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。
【請求項７】
前記制御部は、前記押し付け動作の完了後に、平行に移動した状態を前記移動機構により元に戻させることを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記押し付け動作の前の前記型と前記基板との相対位置の計測結果に基づいて位置合わせを実行することを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記押し付け動作の完了後の前記型と前記基板との相対位置の計測結果に基づいて位置合わせを実行することを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
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上に樹脂のパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンを形成された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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５８５１７（Ｐ２０１３−５８５１７Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４５８４（Ｐ２０１１−１９４５８４）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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