JP6363838B2 - インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法に関する。

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技術に加え、基板上の未硬化樹脂をモールド（型）で成形して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構造体（パターン）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。

光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板のショット領域（インプリント領域）に光硬化性樹脂（紫外線硬化樹脂）を供給（塗布）し、かかる樹脂（未硬化樹脂）をモールドで成形する。そして、光（紫外線）を照射して樹脂を硬化させ、基板上の硬化した樹脂からモールドを引き離す（離型する）ことで、樹脂のパターンが基板上に形成される。

インプリント処理が施される基板は、デバイスの製造工程において、例えば、スパッタリングなどの成膜工程で加熱処理を経ているため、基板全体が拡大又は縮小し、平面内の直交する２軸方向で形状（サイズ）が変化する場合がある。従って、インプリント装置では、基板上の樹脂にモールドを押し付ける際に、基板に形成されているパターン（基板側パターン）の形状とモールドに形成されているパターン（モールド側パターン）の形状とを整合させる必要がある。このような形状補正（倍率補正）は、露光装置であれば、基板の倍率に応じて投影光学系の縮小倍率や基板ステージの走査速度を変更することで、像のサイズを変化させて対応可能である。これに対して、インプリント装置は、モールドの側面から外力を加えたり、モールドを加熱したりして、モールドを物理的に変形させる形状補正機構（倍率補正機構）を有している。

ここで、インプリント装置を、例えば、３２ｎｍハーフピッチ程度の半導体デバイスの製造工程に適用する場合を考える。この場合、ＩＴＲＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）によれば、重ね合わせ精度は、６．４ｎｍである。従って、これに対応するためは、形状補正も数ｎｍ以下の精度で実施する必要がある。

一方、インプリント装置に用いられるモールドにも変形（歪曲）が発生する可能性がある。例えば、モールドは、製造時にはパターン面が上向きであるが、使用時にはパターン面が下向きとなる。従って、モールドの使用時には、重力の影響などでパターン面（モールド側パターン）が変形する可能性がある。また、モールドのパターンは、一般的に、荷電粒子線（電子線など）を用いた描画装置によって形成されるため、描画装置の光学系の歪曲収差などに起因してパターンに歪曲が生じる可能性がある。

基板側パターンの形状とモールド側パターンの形状とを整合させて重ね合わせ精度を改善するための技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示されている技術では、モールドを保持するモールドチャックによってモールドを変形させて、基板側パターンとモールド側パターンとを整合させている。また、モールドと基板との位置合わせ（アライメント）を行うための技術も提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に開示されている技術では、モールドと基板上の樹脂とが接触した状態においてモールドと基板との位置合わせを行う際に、樹脂に対するモールドの押圧力を低下させることで、モールドと基板との位置関係の調整を容易にしている。

特開２０１０−０８０７１４号公報 特開２００７−１３７０５１号公報

インプリント装置では、基板上に形成されるパターンの微細化が進むにつれて、後工程のエッチングプロセスのために、インプリント処理時の樹脂（残膜）の厚さを薄くする必要がある。従って、樹脂の成形時には、モールドと基板との間に数十ｎｍ以下の厚さの樹脂が挟持されることになる。このようなオーダーの微小な間隙（ギャップ）に挟持された液体は構造化し、大きな粘弾性特性を有するようになることが知られている。

モールドと基板上の樹脂とが接触した状態（モールドと基板との間に樹脂が挟持された状態）で位置合わせのためにモールドと基板とを相対的に移動させると、モールドと基板とには、せん断方向（接触面に平行な方向）に樹脂の粘弾性による力が加わる。また、モールドと基板との間に異物が挟まれていると、当該異物によってモールドと基板とがかみ合い、モールドと基板とには、上述したのと同様に、せん断方向の力が加わる。

このようなせん断方向の力によって、モールドや基板は、それにせん断力が生じて変形してしまう。これにより、モールド側パターンと基板側パターンとの間に相対的な形状差が発生してしまう。換言すれば、モールドと基板との位置合わせにおいてモールドや基板にせん断力が生じると、モールド側パターンの形状と基板側パターンの形状とが相対的に変化し、モールド側パターンと基板側パターンとの間の重ね合わせ精度が低下することになる。

本発明は、重ね合わせ精度の点で有利なインプリント装置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インプリント装置は、基板上のインプリント材をモールドで成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記基板上のインプリント材と前記モールドとが接触した状態で前記モールドの位置と前記基板の位置とを、前記基板と前記モールドのいずれか一方を駆動させることによって互いに整合させる場合に前記モールド及び前記基板のうちの少なくとも一方に生じるせん断力を検出する検出部と、前記検出部によって検出されたせん断力に基づいて、前記インプリント処理を制御する制御部と、を有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、重ね合わせ精度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。

本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。 図１に示すインプリント装置において、モールドや基板に発生するせん断力を説明するための図である。 図１に示すインプリント装置におけるインプリント処理を説明するためのフローチャートである。 基板の上に供給すべき樹脂の供給量を示す情報として設定されている供給量情報の更新を説明するための図である。

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。

図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置１の構成を示す概略図である。インプリント装置１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用いられるリソグラフィ装置である。インプリント装置１は、基板上のインプリント材（未硬化の樹脂）をモールド（型）で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。インプリント装置１は、本実施形態では、光硬化法を採用する。以下では、基板上の樹脂に対して紫外線を照射する照射系の光軸に平行な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ軸及びＹ軸とする。

インプリント装置１は、図１に示すように、照射部２と、モールド保持機構（モールドステージ）３と、基板ステージ４と、樹脂供給部５と、制御部６と、倍率補正機構１８と、アライメント計測系２２と、検出部５０とを有する。また、インプリント装置１は、基板ステージ４を載置するベース定盤２４と、モールド保持機構３を固定するブリッジ定盤２５と、ベース定盤２４から延設され、ブリッジ定盤２５を支持するための支柱２６とを有する。更に、インプリント装置１は、モールド７を装置外部からインプリント装置１（モールド保持機構３）へ搬送するモールド搬送機構と、基板１１を装置外部からインプリント装置１（基板ステージ４）へ搬送する基板搬送機構とを有する。

照射部２は、インプリント処理において、モールド７を介して、基板１１の上の樹脂１４に紫外線（即ち、樹脂１４を硬化させるための光）８を照射する。照射部２は、光源９と、光源９からの紫外線８をインプリント処理に適切な光に調整するための光学素子１０とを含む。本実施形態では、光硬化法を採用しているため、インプリント装置１が照射部２を有している。但し、熱硬化法を採用する場合には、インプリント装置１は、照射部２に代えて、樹脂（熱硬化性樹脂）を硬化させるための熱源を有することになる。

モールド７は、矩形の外周形状を有し、基板１１に対向する面（パターン面）に３次元状に形成されたパターン（回路パターンなどの基板１１に転写すべき凹凸パターン）７ａを含む。モールド７は、紫外線８を透過させることが可能な材料、例えば、石英で構成される。

モールド７は、パターン面とは反対側の面（紫外線８が入射する入射面）に、モールド７の変形を容易にするためのキャビティ（凹部）７ｂを有する。キャビティ７ｂは、円形の平面形状を有する。キャビティ７ｂの厚さ（深さ）は、モールド７の大きさや材質に応じて設定される。

キャビティ７ｂは、モールド保持機構３に設けられた開口１７と連通し、開口１７には、開口１７の一部とキャビティ７ｂとで囲まれる空間１２を密閉空間とするための光透過部材１３が配置されている。空間１２の圧力は、圧力調整機構（不図示）によって制御される。例えば、モールド７を基板１１の上の樹脂１４に押し付ける際に、圧力調整機構によって、空間１２の圧力を外部の圧力よりも高くして、モールド７のパターン７ａを基板１１に対して凸形状に撓ませる。これにより、モールド７は、パターン７ａの中心部から基板１１の上の樹脂１４に接触するため、パターン７ａと樹脂１４との間に気体（空気）が閉じ込められることが抑制され、パターン７ａに樹脂１４を効率的に充填させることができる。

モールド保持機構（保持部）３は、真空吸着力や静電力によってモールド７を引き付けて保持するモールドチャック１５と、モールドチャック１５を保持してモールド７（モールドチャック１５）を移動させるモールド移動機構１６とを含む。モールドチャック１５及びモールド移動機構１６は、照射部２からの紫外線８が基板１１の上の樹脂１４に照射されるように、中心部（内側）に開口１７を有する。

倍率補正機構（変形機構）１８は、モールドチャック１５に配置され、モールドチャック１５に保持されたモールド７の側面に力（変位）を加えてモールド７のパターン７ａの形状を補正する（即ち、パターン７ａを変形させる）。倍率補正機構１８は、例えば、電圧を加えると体積変化によって伸縮するピエゾ素子を含み、モールド７の各側面の複数箇所を加圧するように構成される。倍率補正機構１８は、モールド７のパターン７ａを変形させることで、基板１１に形成されているパターン（基板１１のショット領域）の形状に対して、モールド７のパターン７ａの形状を整合させる。

但し、倍率補正機構１８によって、基板１１に形成されているパターンの形状に対してモールド７のパターン７ａの形状を整合させることが困難である場合も考えられる。このような場合には、基板１１に形成されているパターンも変形させて、モールド７のパターン７ａの形状と基板１１に形成されているパターンの形状とを近づける（形状差を低減する）ようにしてもよい。基板１１に形成されているパターンを変形させるには、例えば、基板１１を加熱して熱変形させればよい。

モールド移動機構１６は、基板１１の上の樹脂１４へのモールド７の押し付け（押印）、又は、基板１１の上の樹脂１４からのモールド７の引き離し（離型）を選択的に行うように、モールド７をＺ軸方向に移動させる。モールド移動機構１６に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。モールド移動機構１６は、モールド７を高精度に位置決めするために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。また、モールド移動機構１６は、Ｚ軸方向だけではなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向にモールド７を移動可能に構成されていてもよい。更に、モールド移動機構１６は、モールド７のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置やモールド７の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていてもよい。

インプリント装置１におけるモールド７の押印及び離型は、本実施形態のように、モールド７をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、基板１１（基板ステージ４）をＺ軸方向に移動させることで実現させてもよい。また、モールド７と基板１１の双方を相対的にＺ軸方向に移動させることで、モールド７の押印及び離型を実現してもよい。

基板１１は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を含む。基板１１には、モールド７のパターン７ａで成形される樹脂１４が供給（塗布）される。

基板ステージ４は、基板１１を保持して移動可能である。モールド７を基板１１の上の樹脂１４に押し付ける際に、基板ステージ４を移動させることでモールド７と基板１１との位置合わせ（アライメント）を行う。基板ステージ４は、真空吸着力や静電力によって基板１１を引き付けて保持する基板チャック１９と、基板チャック１９を機械的に保持してＸＹ面内で移動可能とする基板移動機構（駆動部）２０とを含む。また、基板ステージ４には、基板ステージ４の位置決めの際に用いられる基準マーク２１が配置されている。

基板移動機構２０に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。基板移動機構２０は、基板１１を高精度に位置決めするために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。また、基板移動機構２０は、Ｘ軸方向やＹ軸方向だけではなく、Ｚ軸方向に基板１１を移動可能に構成されていてもよい。更に、基板移動機構２０は、基板１１のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置や基板１１の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていてもよい。

樹脂供給部５は、基板１１の上に供給すべき樹脂１４の供給量を示す情報として設定されている供給量情報に基づいて、基板１１の上に樹脂１４を供給する。本実施形態では、樹脂１４は、紫外線８が照射されることで硬化する性質を有する紫外線硬化性樹脂である。樹脂１４は、半導体デバイスの製造工程などの各種条件に応じて選択される。また、樹脂供給部５から供給される樹脂１４の供給量（即ち、供給量情報）は、例えば、基板１１に形成される樹脂１４のパターンの厚さ（残膜の厚さ）や樹脂１４のパターンの密度などに応じて設定される。

制御部６は、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、メモリに格納されたプログラムに従ってインプリント装置１の全体を制御する。制御部６は、インプリント装置１の各部の動作及び調整などを制御することで基板上にパターンを形成するインプリント処理を制御する。制御部６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の他の部分とは別対で（別の筐体内に）構成してもよい。

アライメント計測系２２は、基板１１に形成されたアライメントマークと、モールド７に形成されたアライメントマークとのＸ軸及びＹ軸の各方向への位置ずれを計測する。制御部６は、アライメント計測系２２によって計測された位置ずれに基づいて、モールド７の位置と基板１１の位置とが互いに整合するように、基板ステージ４の位置を調整する（基板ステージ４を移動させる）。また、アライメント計測系２２は、モールド７のパターン７ａの形状や基板１１に形成されたパターンの形状を計測することも可能である。従って、アライメント計測系２２は、インプリント処理の対象となる基板１１の領域とモールド７のパターン７ａとの間の整合状態を計測する計測部としても機能する。アライメント計測系２２は、本実施形態では、モールド７のパターン７ａと基板１１に形成されたパターン（ショット領域）との形状差を計測する。

検出部５０は、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触した状態でモールド７の位置と基板１１の位置とを互いに整合させる場合にモールド７及び基板１１のうちの少なくとも一方に生じるせん断力を検出する。せん断力とは、モールド７と樹脂１４との接触面に平行な方向（せん断方向）の力である。

インプリント装置１におけるインプリント処理について説明する。まず、基板搬送機構によって搬送された基板１１を基板ステージ４（基板チャック１９）に保持（固定）させ、基板１１が樹脂供給部５の下（樹脂供給位置）に位置するように基板ステージ４を移動させる。そして、樹脂供給部５によって、基板１１の所定のショット領域（インプリント領域）に樹脂１４を供給（塗布）する（塗布工程）。

次に、樹脂１４を塗布した基板１１（所定のショット領域）がモールド７の下に位置するように基板ステージ４を移動させる。そして、モールド移動機構１６によって、モールド７を基板１１に近づく方向に移動させて、モールド７を基板１１の上の樹脂１４に押し付ける（押印工程）。これにより、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触し、モールド７のパターン７ａに樹脂１４が充填される。

次いで、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触させた状態において、照射部２からの紫外線８を、モールド７を介して樹脂１４に照射し、基板１１の上の樹脂１４を硬化させる（硬化工程）。

次に、モールド移動機構１６によって、モールド７を基板１１から離れる方向に移動させて、基板１１の上の硬化した樹脂１４からモールド７を引き離す（離型工程）。これにより、基板１１のショット領域に、モールド７のパターン７ａに対応する３次元形状の樹脂１４のパターン（層）が形成される。

これらの工程（インプリント処理）を、基板ステージ４の移動によってショット領域を変更しながら繰り返すことで、基板１１の全面、即ち、基板１１の全てのショット領域に樹脂１４のパターンを形成することができる。

ここで、インプリント処理において、押印工程後、即ち、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触した状態でモールド７の位置と基板１１の位置とを互いに整合させる（モールド７と基板１１との相対位置を合わせる）場合を考える。この場合、図２に示すように、モールド７や基板１１に、モールド７と樹脂１４との接触面に平行な方向の力（せん断力）が発生する可能性がある。例えば、押印工程後、モールド７と基板１１との間に挟まれた樹脂１４の厚さがある値よりも薄くなると、樹脂１４は、成分中の分子の構造化によって高い粘弾性を示す。樹脂１４の構造化は、含有成分の分子サイズや分子構造によって異なるが、一般的には、数十ｎｍ以下の厚さで発生する。例えば、樹脂供給部５が基板１１に供給する樹脂１４の供給量を制御しても、モールド７や基板１１の僅かな表面粗さに起因して、押印工程後の樹脂１４の厚さが構造化を起こす厚さ以下になる場合がある。

図２を参照するに、基板ステージ４が＋Ｘ方向に移動する場合を考える。この場合、構造化した樹脂１４の弾性変形によって、基板１１に形成されているパターン１１ａは、構造化した樹脂１４との接触面において、−Ｘ方向にせん断力を受ける。同様に、モールド７のパターン７ａは、構造化した樹脂１４との接触面において、＋Ｘ方向にせん断力を受ける。従って、基板１１の上のパターン（ショット領域）１１ａ及びモールド７のパターン７ａが変形してしまうため、パターン１１ａとパターン７ａとの形状差が大きくなる。このため、倍率補正機構１８を用いたとしても、パターン１１ａとパターン７ａとの形状差を十分に小さくすることができず、重ね合わせ精度が低下してしまう。

そこで、本実施形態のインプリント装置１では、図３に示すように、モールド７又は基板１１に生じるせん断力に基づいて、インプリント処理を制御する。Ｓ３０２では、上述したように、基板１１の上に樹脂１４を供給する塗布工程を行う。Ｓ３０４では、上述したように、モールド７を基板１１の上の樹脂１４を押し付ける押印工程を行う。

Ｓ３０６では、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触した状態において、モールド７の位置と基板１１の位置とを互いに整合させるために、基板ステージ４（基板１１）をＸＹ平面方向に移動させる（即ち、モールド７と基板１１との相対位置を調整する）。

Ｓ３０８では、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触した状態でモールド７の位置と基板１１の位置とを互いに整合させる場合に（Ｓ３０６によって）モールド７又は基板１１に生じるせん断力を検出する。

例えば、検出部５０は、基板ステージ４を移動させてモールド７と基板１１との相対位置を変化させたときに基板ステージ４に加わる力（推力）を検出することで、せん断力を特定することができる。基板ステージ４に加わる力は、基板移動機構２０のアクチュエータとして適用されるリニアモータに供給される電流値から求めることができる。従って、検出部５０は、基板移動機構２０のアクチュエータとして適用されるリニアモータに供給される電流値に基づいて、せん断力を検出することができる。

同様に、検出部５０は、モールド保持機構３を移動させてモールド７と基板１１との相対位置を変化させたときにモールド保持機構３に加わる力を検出することで、せん断力を特定することができる。モールド保持機構３に加わる力は、モールド移動機構１６のアクチュエータとして適用されるリニアモータに供給される電流値から求めることができる。

また、検出部５０は、押印工程後、倍率補正機構１８がモールド７のパターン７ａを変形させる際に、倍率補正機構１８がモールド７から受ける力（反力）を検出することで、せん断力を特定することができる。換言すれば、モールド７と樹脂１４とが接触した状態でモールド７と基板１１との相対位置を変化させた後に、倍率補正機構１８がモールド７のパターン７ｂを変形させるためにモールド７に加える力を検出することで、せん断力を特定することができる。倍率補正機構１８がモールド７から受ける力は、倍率補正機構１８を構成するピエゾ素子に供給される電流値から求めることができる。

Ｓ３１０では、Ｓ３０８で検出されたせん断力（モールド７又は基板１１に生じたせん断力）が閾値を超えているかどうかを判定する。かかる判定は、制御部６で行われる。Ｓ３０８で検出されたせん断力が閾値を超えていない（閾値未満である）場合には、Ｓ３１２に移行する。一方、Ｓ３０８で検出されたせん断力が閾値を超えている場合には、Ｓ３１４に移行する。

Ｓ３１２では、上述したように、紫外線８の照射によって基板１１の上の樹脂１４を硬化させる硬化工程、及び、基板１１の上の硬化した樹脂１４からモールド７を引き離す離型工程を行う。このように、モールド７又は基板１１に生じたせん断力が閾値を超えていない場合には、通常のパターン形成を行う。通常のパターン形成とは、塗布工程、押印工程、硬化工程及び離型工程を含むインプリント処理を繰り返し行うことを意味する。

Ｓ３１４では、モールド７又は基板１１に生じたせん断力が閾値を超えていることを示す警告信号を発信する。かかる警告信号は、制御部６で生成され、例えば、制御部６からモニタに発信され、かかるモニタを介して、モールド７又は基板１１に生じたせん断力が閾値を超えていることが使用者に通知される。

Ｓ３１６では、Ｓ３０８で検出されたせん断力に基づいて、インプリント処理に関する動作を変更するかどうかを判定する。かかる判定は、制御部６で行われる。インプリント処理に関する動作を変更しない場合には、Ｓ３１８に移行する。一方、インプリント処理に関する動作を変更する場合には、Ｓ３２０に移行する。

Ｓ３１８では、上述したように、紫外線８の照射によって基板１１の上の樹脂１４を硬化させる硬化工程、及び、基板１１の上の硬化した樹脂１４からモールド７を引き離す離型工程を行う。但し、Ｓ３１８における硬化工程及び離型工程は、Ｓ３１２における硬化工程及び離型工程とは異なり、モールド７又は基板１１に閾値を超えるせん断力が生じている状態（警告状態）で行われる。ここで、Ｓ３１８を経て基板１１の上に形成されたパターンは、例えば、不良パターンとして処理され、その重ね合わせ結果とせん断力との相関が後のショット領域（これからインプリント処理が行われるショット領域）に反映される。

Ｓ３２０では、インプリント処理に関する動作を変更する。インプリント処理に関する動作の変更として、例えば、塗布工程を変更する。本実施形態では、図４に示すように、Ｓ３０８で検出されたせん断力に基づいて、基板１１の上に供給すべき樹脂１４の供給量を示す情報として設定されている供給量情報を更新する。具体的には、押印工程後、モールド７と基板１１との相対位置を変化させたときのモールド７のパターン７ａと基板１１の上のパターン１１ａとの形状差をアライメント計測系２２で計測する。図４（ａ）に示すように、基板ステージ４（基板１１）が＋Ｘ方向に移動した場合、基板１１の上のパターン１１ａには、−Ｘ方向（矢印方向）にせん断力が生じる。このように、基板１１に−Ｘ方向のせん断力が生じると、基板１１の上のパターン１１ａの一部分だけが−Ｘ方向に変形する。従って、アライメント計測系２２によって計測された形状差に基づいて、図４（ｂ）に示すように、基板１１のショット領域内でせん断力が生じている箇所（斜線で示す箇所）を推定（特定）することができる。基板１１のショット領域内でせん断力が生じている箇所の推定は、例えば、制御部６で行われる（即ち、制御部６は、基板１１のショット領域内でせん断力が生じている箇所を推定する）。まず、基板１１のショット領域（パターン１１ａ）を格子状に分割した複数の領域ＤＦごとに、モールド７と樹脂１４とを接触させた状態で基板１１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させたときのパターン１１ａの変形量を数値データとして予め取得する。そして、アライメント計測系２２によって計測された基板１１の上のパターン１１ａの変形量と、予め取得した数値データとを比較することで、複数の領域ＤＦから、せん断力が生じている箇所（樹脂１４が構造化した箇所）を推定する。基板１１の上のパターン１１ａでの部分的なせん断力の発生は、せん断力が生じていると推定した箇所で、押印工程後の樹脂１４の厚さが構造化を起こす厚さ以下になっていることが原因である。そこで、次のショット領域に対するインプリント処理の塗布工程において、図４（ｃ）に示すように、せん断力が生じている箇所に供給される樹脂１４の供給量を増加することで樹脂１４の構造化（即ち、せん断力の発生）を抑制することができる。このように、せん断力が生じていると推定された箇所に供給される樹脂１４の供給量が多くなるように、設定されている供給量情報を更新する。換言すれば、モールド７及び基板１１のうちの少なくとも一方に関してせん断力が許容範囲外である箇所を推定し、かかる箇所（に対応する基板上の領域）に供給されるべき樹脂１４の供給量を設定する。

また、インプリント処理に関する動作の変更として、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触した状態でモールド７と基板１１との間の整合のための相対的な移動の速度、本実施形態では、基板ステージ４の移動速度を変更（制御）してもよい。構造化した樹脂１４が高い粘弾性を有する場合、モールド７と基板１１との相対的な移動の速度が速いほど、モールド７や基板１１は高い粘弾性抵抗を受けることになる。従って、モールド７と基板１１との相対的な移動の速度を遅くすることで、粘弾性抵抗によるせん断力を低減することができる。このように、モールド７や基板１１に発生するせん断力が閾値以下となるように、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触した状態でモールド７と基板１１との間の整合のための相対的な移動の速度を制御する。

また、インプリント処理に関する動作の変更として、インプリント処理を停止してもよい。押印工程後、モールド７と基板１１との相対位置を変化させたときに、モールド７や基板１１に閾値を超えるせん断力が生じると、モールド７や基板１１が破損する原因となる。従って、閾値を超えるせん断力を検出した場合には、インプリント処理を停止することで、モールド７や基板１１の破損を防止することができる。

インプリント処理を停止した場合には、モールド７を新しいモールドに交換するとよい。モールド７や基板１１にせん断力が生じる原因としては、樹脂１４の構造化だけではなく、装置内のパーティクルなどの異物も考えられる。押印工程において、モールド７と基板１１との間に異物が挟まれると、かかる異物によってモールド７と基板１１とがかみ合い、モールド７や基板１１には、せん断力が生じる。従って、モールド７が破損するようなせん断力（閾値を超えるせん断力）が検出された場合は、モールド７を新しいモールドに交換することで、基板１１の上に形成されるパターンの欠陥を防止することができる。なお、新しいモールドに交換した場合には、これまで使用していたモールド７を洗浄するとよい。モールド７を洗浄して異物を除去することで、モールド７を再度使用する際に、モールド７に付着した異物によるせん断力の発生を防止することができる。

このように、Ｓ３２０でインプリント処理に関する動作を変更することで、基板１１の次のショット領域、或いは、次の基板に対するインプリント処理において、モールド７や基板１１に閾値を超えるせん断力が生じることを抑制することができる。なお、インプリント処理に関する動作の変更は、樹脂１４の供給量の変更、モールド７と基板１１との間の整合のための相対的な移動の速度の制御、及び、インプリト処理の停止のそれぞれを個別に行うことに限定されず、それらを同時に行ってもよい。

また、Ｓ３１６では、Ｓ３０８で検出されたせん断力に加えて、過去のショット領域をインプリント処理する際に検出されたせん断力（せん断力の履歴）も考慮して、インプリント処理に関する動作を変更するかどうかを判定してもよい。換言すれば、検出部５０によって検出されたせん断力に関する情報と、それに対応するインプリント処理の結果に関する情報とを制御部６のメモリ（記憶部）に記憶する。そして、Ｓ３０８で検出されたせん断力と、制御部６のメモリに記憶された情報とに基づいて、インプリント処理に関する動作を変更するかどうかを判定する。これにより、検出部５０で検出されたせん断力と不良パターンの発生率との関係を考慮した判定を行うことができる。また、インプリント処理に関する動作を変更するかどうかの判断基準は、インプリント処理に関する動作を変更するたびに設定してもよい。

本実施形態のインプリント装置１によれば、モールド７や基板１１に生じるせん断力の影響を低減させ、モールド７と基板１１との重ね合わせ精度を改善することができる。従って、インプリント装置１は、高いスループットで経済性よく高品位な半導体デバイスなどの物品を提供することができる。

また、検出部５０によるせん断力の検出は、ダミー基板を用いて予め行うことも可能である。具体的には、基板１１と同一の大きさ及び材料で構成されたダミー基板を用いて、上述したように、インプリント処理を行いながら、モールド７やダミー基板に生じるせん断力を検出部５０で検出する。そして、検出部５０で検出されたせん断力に基づいて、インプリント動作に関する動作を変更する。これにより、実際の基板１１に対して、モールド７や基板１１に生じるせん断力を考慮したインプリント処理を行うことができる。また、複数の基板１１にインプリント処理を行う場合には、先の基板にインプリント処理を行ったときに検出されたせん断力を考慮して、次の基板のインプリント処理を行ってもよい。

また、本実施形態では、検出部５０で検出されたせん断力に基づいて、インプリント処理を制御している。但し、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示したように、基板１１の上のショット領域内でせん断力が生じている箇所と、基板１１の上のショット領域内で変形が発生している箇所（変形箇所）とは一致する。従って、アライメント計測系２２で計測されたモールド７のパターン７ａと基板１１の上のパターン１１ａとの形状差に基づいて、インプリント処理を制御することも可能である。具体的には、アライメント計測系２２で計測されたモールド７のパターン７ａと基板１１の上のパターン１１ａとの形状差に基づいて、基板１１のショット領域内で変形が発生している変形箇所を特定する。そして、特定した変形箇所に供給される樹脂１４の供給量が多くなるように、供給量情報を更新すればよい。

物品としてのデバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子等）の製造方法について説明する。かかる製造方法は、インプリント装置１を用いてパターンを基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）に形成する工程を含む。かかる製造方法は、パターンを形成された基板を処理する工程を更に含む。当該処理ステップは、当該パターンの残膜を除去するステップを含みうる。また、当該パターンをマスクとして基板をエッチングするステップなどの周知の他のステップを含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び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及び変更が可能である。

Claims (21)

1. 基板上のインプリント材をモールドで成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記基板上のインプリント材と前記モールドとが接触した状態で前記モールドの位置と前記基板の位置とを、前記基板と前記モールドのいずれか一方を駆動させることによって互いに整合させる場合に前記モールド及び前記基板のうちの少なくとも一方に生じるせん断力を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出されたせん断力に基づいて、前記インプリント処理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. 前記検出部は、前記基板を前記モールドに対して所定方向に駆動させた場合に、前記基板を駆動する基板ステージにかかる前記所定方向とは逆方向のせん断力を検出する、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. 前記検出部は、前記基板を前記モールドに対して所定方向に駆動させた場合に、前記モールドを保持するモールド保持機構にかかる前記所定方向と同じ方向のせん断力を検出する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリント装置。
4. 基板上のインプリント材をモールドで成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記基板上のインプリント材と前記モールドとが接触した状態で前記モールドの位置と前記基板の位置とを互いに整合させる場合に、前記インプリント材の粘弾性によって前記モールド及び前記基板のうちの少なくとも一方に生じるせん断力を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出されたせん断力に基づいて、前記インプリント処理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。
5. 基板上のインプリント材をモールドで成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記基板上のインプリント材と前記モールドとが接触した状態で前記モールドの位置と前記基板の位置とを互いに整合させる場合に、前記モールドが、前記モールドの前記インプリント材との接触面で受けるせん断力を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出されたせん断力に基づいて、前記インプリント処理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。
6. 基板上のインプリント材をモールドで成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記基板上のインプリント材と前記モールドとが接触した状態で前記モールドの位置と前記基板の位置とを互いに整合させる場合に前記モールド及び前記基板のうちの少なくとも一方に生じるせん断力を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出されたせん断力に基づいて、前記インプリント処理を制御する制御部と、
   前記モールドに力を加えて変形させる変形機構と、を有し、
   前記検出部は、前記変形機構が前記モールドに加えた力に基づいて前記せん断力を検出することを特徴とするインプリント装置。
7. 基板上のインプリント材をモールドで成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記基板上のインプリント材と前記モールドとが接触した状態で前記モールドの位置と前記基板の位置とを互いに整合させる場合に前記モールド及び前記基板のうちの少なくとも一方に生じるせん断力を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出されたせん断力に基づいて、前記インプリント処理を制御する制御部と、
   前記基板上にインプリント材を供給する供給部と、を有し、
   前記制御部は、前記検出部によって検出されたせん断力に基づいて、前記供給部によるインプリント材の供給量を制御することを特徴とするインプリント装置。
8. 基板上のインプリント材をモールドで成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記基板上のインプリント材と前記モールドとが接触した状態で前記モールドの位置と前記基板の位置とを互いに整合させる場合に前記モールド及び前記基板のうちの少なくとも一方に生じるせん断力を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出されたせん断力に基づいて、前記インプリント処理を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記検出部によって検出されたせん断力に基づいて、前記モールドと前記基板との間の前記整合のための相対的な移動の速度を制御することを特徴とするインプリント装置。
9. 前記基板を駆動する基板ステージを有し、
   前記検出部は、前記基板ステージの推力に基づいて前記せん断力を検出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。
10. 前記モールドを保持するモールド保持機構を有し、
    前記検出部は、前記モールド保持機構に加わる力に基づいて、前記せん断力を検出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。
11. 前記モールドに力を加えて変形させる変形機構を有し、
    前記検出部は、前記変形機構が前記モールドに加えた力に基づいて前記せん断力を検出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。
12. 前記基板上にインプリント材を供給する供給部を有し、
    前記制御部は、前記検出部によって検出されたせん断力に基づいて、前記供給部によるインプリント材の供給量を制御することを特徴とする請求項１、９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. 前記インプリント処理の対象となる前記基板の領域と前記モールドのパターンとの間の整合状態を計測する計測部を有し、
    前記制御部は、前記計測部によって計測された前記整合状態に基づいて、前記モールド及び前記基板のうちの少なくとも一方に関して前記せん断力が許容範囲外である箇所を推定し、該箇所に対応する前記基板上の領域に供給されるべきインプリント材の供給量を設定する、ことを特徴とする請求項１２に記載のインプリント装置。
14. 前記制御部は、前記検出部によって検出されたせん断力に基づいて、前記モールドと前記基板との間の前記整合のための相対的な移動の速度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。
15. 前記制御部は、前記検出部によって検出されるせん断力が閾値以下となるように、前記相対的な移動の速度を制御することを特徴とする請求項１４に記載のインプリント装置。
16. 前記制御部は、前記検出部によって検出されたせん断力が閾値を超えた場合、前記インプリント処理を停止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。
17. 前記検出部によって検出されたせん断力に関する情報と、それに対応する前記インプリント処理の結果に関する情報とを記憶する記憶部を有し、
    前記制御部は、前記検出部によって検出されたせん断力と、前記記憶部に記憶された情報とに基づいて、前記インプリント処理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。
18. 基板上のインプリント材をモールドで成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
    前記インプリント処理の対象となる前記基板の領域と前記モールドのパターンとの間の整合状態を計測する計測部と、
    前記基板上にインプリント材を供給する供給部と、
    前記基板上のインプリント材と前記モールドとが接触した状態で前記モールドの位置と前記基板の位置とを互いに整合させる場合に前記計測部によって計測された前記整合状態に基づいて、前記モールド及び前記基板のうちの少なくとも一方に関して許容範囲外のせん断力が生じている箇所を推定し、該箇所に対応する前記基板上の領域に前記供給部により供給されるべきインプリント材の供給量を設定する制御部と、
    を有することを特徴とするインプリント装置。
19. 基板上のインプリント材をモールドで成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント方法であって、
    前記基板上のインプリント材と前記モールドとが接触した状態で前記モールドの位置と前記基板の位置とを、前記基板と前記モールドのいずれか一方を駆動させることによって互いに整合させる場合に前記モールド及び前記基板のうちの少なくとも一方に生じるせん断力を検出し、
    検出された前記せん断力に基づいて、前記インプリント処理を行う、
    ことを特徴とするインプリント方法。
20. 基板上のインプリント材をモールドで成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント方法であって、
    前記基板上のインプリント材と前記モールドとが接触した状態で前記インプリント処理の対象となる前記基板の領域と前記モールドのパターンとの間の整合状態を計測して前記モールドの位置と前記基板の位置とを互いに整合させ、
    計測された前記整合状態に基づいて、前記モールド及び前記基板のうちの少なくとも一方に関して許容範囲外のせん断力が生じている箇所を推定し、該箇所に対応する前記基板上の領域に供給されるべきインプリント材の供給量を設定する、
    ことを特徴とするインプリント方法。
21. 請求項１乃至１８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、
    前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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