JP2017120930A - インプリント装置及びインプリント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリントモールドを用いたインプリント処理において、インプリント樹脂を硬化させる前にパターン欠陥が生じる可能性を判別することができるとともに、異物の存在によるインプリントモールドの破損を未然に防止することができるインプリント装置及びインプリント方法を提供する。【解決手段】インプリント装置は、基材の主面側のパターン領域に微細凹凸パターンが形成されてなるインプリントモールドを保持するモールドホルダーと、表面にインプリント樹脂が塗布され、微細凹凸パターンが転写される被転写基板を支持する支持台と、インプリントモールドにおける主面の対向面側から、被転写基板上に濡れ広がるインプリント樹脂を撮像可能な撮像部と、撮像部により撮像されたインプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、インプリント装置及びインプリント方法に関する。

微細加工技術として知られているナノインプリント技術は、基材の表面に微細凹凸パターンが形成されてなる型部材（インプリントモールド）を用い、当該微細凹凸パターンを被加工物に転写することで微細凹凸パターンを等倍転写するパターン形成技術である（特許文献１参照）。特に、半導体デバイスにおける配線パターン等のさらなる微細化等に伴い、その製造プロセス等においてナノインプリント技術が注目されている。

このナノインプリント技術においては、一般に、基板上に被加工物としてのインプリント樹脂が塗布され、インプリント樹脂とインプリントモールドとを接触させた状態で当該インプリント樹脂を硬化させることにより、インプリントモールドの微細凹凸パターンが転写されてなる微細凹凸パターン構造体が形成される。

このインプリント樹脂を基板上に塗布する方法として、基板表面（基板上における微細凹凸パターン構造体が形成される面）の所定の位置にインプリント樹脂を離散的に滴下するインクジェット方式等が知られている。そして、インクジェット方式により基板表面に離散的に滴下されたインプリント樹脂は、インプリントモールドにおける微細凹凸パターンが形成されている面（以下、「パターン形成面」という場合がある。）と接触し、当該微細凹凸パターンによる毛細管力を主として基板表面に濡れ広がる。

このとき、インプリントモールドにおけるパターン形成面の表面状態の悪化（例えば、大気に曝されることによるパターン形成面の汚染や、パターン形成面に離型剤層が設けられている場合にはその部分的な剥がれや汚染等）、基板の表面状態の悪化（例えば、大気に曝されることによる基板表面の汚染や、基板表面のインプリント樹脂塗布面に設けられている密着層の変化等）等が生じていると、インプリント樹脂がインプリントモールドの微細凹凸パターン内に十分に充填されず、インプリントモールドと基板との間に微小な気泡が残存してしまうことがある。この場合に、その状態のままインプリント樹脂を硬化させてしまうと、得られる微細凹凸パターン構造体において、インプリントモールドの微細凹凸パターン内へのインプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じてしまう。また、インプリントモールドにおけるパターン形成面又は基板上に異物が付着している場合にも、そのままインプリント樹脂を硬化させてしまうと、同様の問題（未充填によるパターン欠陥）が生じてしまい、それに加えて、異物の存在によりインプリントモールドが破損してしまうという問題も生じ得る。

そこで、従来、清浄なインプリントモールドを用いた初回のインプリント処理時（インプリントモールドとインプリント樹脂とを接触させ、インプリント樹脂を硬化させる前）の静止画像を基準画像として取得しておき、インプリント処理を繰り返すたびに、当該インプリント処理時の静止画像を取得し、取得した静止画像と基準画像との画素の相違に基づいて、インプリントモールドの汚染の有無を検出する方法が提案されている（特許文献２参照）。

また、インプリント処理により形成される微細凹凸パターン構造体において、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥の生じる原因として、インクジェット方式によるインプリント樹脂の滴下位置ずれも考えられる。

インプリントモールドを用いたインプリント処理においては、通常、インプリントモールドにおけるパターン形成面の全体にインプリント樹脂が十分に濡れ広がり、微細凹凸パターン内に十分に充填されるように、インクジェット方式によるインプリント樹脂の滴下位置が決定されている。しかしながら、その滴下位置が意図した位置からずれてしまうと、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じてしまうことがある。

そこで、従来、インクジェット方式により基板上に離散的に滴下されたインプリント樹脂とインプリントモールドとを接触させる前に、インプリント樹脂の滴下位置の静止画像を取得し、取得した静止画像に基づいてインプリント樹脂の滴下位置が適切か否かを判断し、適切でないと判断された場合に、インプリントにより形成されたパターンの検査を行う方法が提案されている（特許文献３参照）。

上述したような欠陥（未充填によるパターン欠陥等）を有する微細凹凸パターン構造体をマスクとして基板をエッチングすると、そのパターン欠陥も基板に転写され、品質不良の製品が製造されてしまう。そのような不良品は、従来、エッチング後の基板（製品）の不良品検査により排除されるのが通常であるが、エッチング後の基板が不良品である場合、そのような基板は再利用することができないため、廃棄されることになる。その点、上記特許文献２及び３に記載の方法によれば、基板のエッチング処理前にパターン欠陥等の有無を判断することができ、基板の無駄を省くことが可能である。

米国特許第５，７７２，９０５号 特開２０１０−１４９４６９号公報 特開２０１２−１６９４９１号公報

インプリントモールドを基板上のインプリント樹脂に接触させ、インプリント樹脂を濡れ広がらせたとき、インプリントモールドに付着している異物の周囲に空気が溜まりやすくなるため、インプリントモールドとインプリント樹脂とを接触させた状態で静止画像を取得すると、当該静止画像において異物の存在が強調される。そのため、上記特許文献２に係る方法においては、インプリントモールドに付着している異物の数を静止画像に基づいて計測し、所定の閾値を超えたときにインプリントモールドが汚染されているものと判断している。すなわち、上記特許文献２に記載の方法においては、取得した静止画像上に画素の相違が現れることで、初めて異物の存在を検知することができる。

しかしながら、インプリントモールドのパターン形成面に付着する異物が極めて微細である場合や、インプリントモールドのパターン形成面の表面状態がわずかに悪化しているような場合等、インプリント処理時に取得した静止画像からは異物や空気の存在を検出することができない場合もある。そのような場合にインプリント樹脂を硬化させてしまうと、インプリントにより形成される微細凹凸パターン構造体において未充填によるパターン欠陥等が生じるおそれがある。例えば、微小な気泡が残存している場合、取得した静止画像の解像度によっては、当該微小な気泡を検出することができない場合もある。このような場合にインプリント処理を継続し、その後の基板のエッチング処理まで行ってしまうと、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥を有する不良品が製造されてしまう。そのような不良品となり得る基板は再利用することができないため、基板を無駄にしてしまうという問題がある。また、インプリントモールドのパターン形成面に異物が付着しているにもかかわらず、インプリント処理時に取得した静止画像から異物の存在を検出することができず、そのままインプリント処理を継続してしまうことで、インプリントモールドが破損してしまう可能性が高まる。

また、上記特許文献３に記載の方法においては、単にインプリント樹脂の滴下位置が適切であるか否かを判断するだけであるため、インプリントモールドや基板の表面状態の悪化に起因して生じるパターン欠陥等を未然に防止することや、異物の付着によるインプリントモールドの破損を防止することができないという問題がある。

上記課題に鑑みて、本発明は、インプリントモールドを用いたインプリント処理において、インプリント樹脂を硬化させる前にパターン欠陥が生じる可能性を判別することができるとともに、異物の存在によるインプリントモールドの破損を未然に防止することができるインプリント装置及びインプリント方法を提供することを一目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一実施形態として、基材の主面側のパターン領域に微細凹凸パターンが形成されてなるインプリントモールドを保持するモールドホルダーと、表面にインプリント樹脂が塗布され、前記微細凹凸パターンが転写される被転写基板を支持する支持台と、前記インプリントモールドにおける前記主面の対向面側又は前記被転写基板における前記インプリント樹脂の塗布面の対向面側から、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂を撮像可能な撮像部と、前記撮像部により撮像された前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する制御部とを備え、前記撮像部は、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記被転写基板上に塗布された前記インプリント樹脂とを対向させた後であって、前記微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とが接触する前から撮像を開始するインプリント装置が提供される。
上記インプリント装置において、前記撮像部は、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂の動画像を撮像することができる。

また、本発明の一実施形態として、基材の主面側のパターン領域に微細凹凸パターンが形成されてなるインプリントモールドを保持するモールドホルダーと、表面にインプリント樹脂が塗布され、前記微細凹凸パターンが転写される被転写基板を支持する支持台と、前記インプリントモールドにおける前記主面の対向面側又は前記被転写基板における前記インプリント樹脂の塗布面の対向面側から、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂を撮像可能な撮像部と、前記撮像部により撮像された前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、前記パターン領域内における前記インプリントモールドと前記被転写基板との間に気泡が残存しているか否かを判断し、当該気泡が残存しているか否かの判断結果に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する制御部とを備えるインプリント装置が提供される。

上記インプリント装置において、前記制御部は、前記気泡が残存していないと判断した場合、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の気泡の消失平均速度を算出し、当該気泡の消失平均速度に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断することができる。

さらに、本発明の一実施形態として、微細凹凸パターンが基材の主面側のパターン領域に形成されてなるインプリントモールドを用いて、被転写基板上のインプリント樹脂に前記凹凸パターンを転写するインプリント方法であって、インクジェット法により前記インプリント樹脂を前記被転写基板上に滴下する工程と、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンを前記被転写基板上の前記インプリント樹脂に接触させる工程と、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を、前記インプリントモールドにおける前記主面の対向面側又は前記被転写基板における前記インプリント樹脂の滴下面の対向面側から、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂を撮像することで観察する工程と、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動の観察結果に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する工程とを含み、前記観察する工程において、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記被転写基板上の前記インプリント樹脂とを対向させた後であって、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させる前から前記インプリント樹脂の撮像を開始するインプリント方法が提供される。

上記インプリント方法において、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂の動画像を撮像し、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を観察することができる。

さらにまた、本発明の一実施形態として、微細凹凸パターンが基材の主面側のパターン領域に形成されてなるインプリントモールドを用いて、被転写基板上のインプリント樹脂に前記凹凸パターンを転写するインプリント方法であって、インクジェット法により前記インプリント樹脂を前記被転写基板上に滴下する工程と、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンを前記被転写基板上の前記インプリント樹脂に接触させる工程と、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を観察する工程と、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動の観察結果に基づいて、前記パターン領域内における前記インプリントモールドと前記被転写基板との間に気泡が残存しているか否かを判断し、当該気泡が残存しているか否かの判断結果に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する工程とを含むことを特徴とするインプリント方法が提供される。

上記インプリント方法において、前記気泡が残存していないと判断した場合に、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の気泡の消失平均速度を求め、当該気泡の消失平均速度に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断することができる。

本発明によれば、インプリントモールドを用いたインプリント処理において、インプリント樹脂を硬化させる前にパターン欠陥が生じる可能性を判別することができ、異物の存在によるインプリントモールドの破壊を未然に防止することができるインプリント装置及びインプリント方法を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るインプリント装置を示す概略構成図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るインプリント装置にて使用可能なインプリントモールドの他の例を示す断面図である。 図３は、本発明の一実施形態において撮像部により撮像された画像に基づいて求められる残留気泡総面積率と時間との関係を示すグラフである。 図４は、本発明の一実施形態に係るインプリント方法の各工程を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
〔インプリント装置〕
図１は、本発明の一実施形態に係るインプリント装置を示す概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係るインプリント装置１は、インプリントモールド６を用いたインプリント処理を行うインプリント部２と、インプリント処理時におけるインプリント樹脂７の濡れ広がり挙動を示す画像を撮像する撮像部３と、インプリント部２及び撮像部３を制御する制御部４とを有する。

インプリント部２は、被転写基板５を載置する基板ステージ２１と、被転写基板５に対向させるようにしてインプリントモールド６を保持するモールドホルダー２２と、インプリントモールド６と接触して被転写基板５上に濡れ広がったインプリント樹脂７を硬化させるための硬化手段（インプリント樹脂が紫外線硬化性樹脂の場合はＵＶ光源等，図示せず）とを有する。

インプリントモールド６は、基材６１と、基材６１の主面６１ａ側（インプリント処理時における被転写基板５との対向面側）から突出する凸構造部（いわゆるメサ構造部）６２とを有し、当該メサ構造部６２の上面（インプリント処理時における被転写基板５との対向面，パターン形成面）６２ａには、被転写基板５上のインプリント樹脂７に転写されるべき微細凹凸パターン６３が形成されている。なお、インプリントモールド６におけるパターン形成面６２ａには、硬化したインプリント樹脂７との剥離（離型）を容易にするための離型剤層が設けられていてもよいし、当該離型剤層が設けられていなくてもよい。
本実施形態において使用可能なインプリントモールド６としては、上記のような態様に限定されるものではなく、例えば、図２に示すように、平板状の基材６１の主面６１ａ側に微細凹凸パターン６３が形成されているものであってもよく、その場合においては被転写基板５としてメサ構造部を有する基板を用いることが好ましい。

インプリントモールド６を構成する基材としては、インプリントモールド用基材として通常用いられる基材である限り、特に制限されるものではない。本実施形態のように、インプリントモールド６の上方に撮像部３が位置する場合、インプリントモールド６を構成する基材として、撮像部３に入射される撮像光を透過可能な基材が用いられる。インプリントモールド６を構成する基材としては、例えば、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等や、これらのうちから任意に選択される２以上の基板を積層してなる積層基板等、シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等が挙げられる。

また、撮像部３が被転写基板５の下方に位置する場合には、インプリントモールド６を構成する基材として、上述した撮像光を透過可能な基材に加え、撮像光を透過不可能な基材（例えば、ニッケル基板、チタン基板、アルニウム基板等の金属基板等）が用いられ得る。

なお、本実施形態において「透過可能」とは、インプリント樹脂７の濡れ広がり挙動を示す画像を撮像部３により撮像可能な程度に撮像部３への入射光（撮像光）を透過可能であることを意味する。例えば、「透過可能」とは、撮像部３が可視光カメラである場合、波長３８０〜８１０ｎｍの光線の透過率が５０％以上、好ましくは８０％以上であることを意味し、撮像部３が赤外線カメラである場合、波長１μｍ以上の光線の透過率が５０％以上、好ましくは８０％以上であることを意味する。

微細凹凸パターン６３の形状は、特に限定されるものではない。例えば、本実施形態におけるインプリントモールド６が、いわゆるマスターモールドであって、当該マスターモールドの微細凹凸パターン６３と凹凸構造が反転した微細凹凸パターンを有するレプリカモールドを作製するために用いられるものである場合、微細凹凸パターン６３の形状は、レプリカモールドを用いたインプリントリソグラフィーにより製造される製品（例えば、半導体デバイス等）において必要とされる微細凹凸パターンと同様の形状とすることができる。

また、微細凹凸パターン６３の寸法も特に限定されるものではなく、本実施形態におけるインプリントモールド６やそれから作製されるレプリカモールドを用いたインプリントリソグラフィーにより製造される製品（例えば、半導体デバイス等）において要求される微細凹凸パターンの寸法に応じて適宜設定されるものであるが、当該寸法が微細になるほど、本実施形態に係るインプリント装置１により、インプリント樹脂７の未充填によるパターン欠陥の発生等を効果的に防止することができる。特に、当該寸法が１００ｎｍ以下程度である場合に、本実施形態に係るインプリント装置１による効果、すなわちインプリント樹脂７の未充填によるパターン欠陥の発生防止等の効果が顕著に発揮され得る。

被転写基板５が載置される基板ステージ２１は、モールドホルダー２２に保持されるインプリントモールド６との対向位置（インプリントモールド６の下方）及びインクジェット方式によるインプリント樹脂吐出部（図示せず）の下方との間を移動可能に構成されている。

基板ステージ２１に載置される被転写基板５としては、例えば、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等や、これらのうちから任意に選択される２以上の基板を積層してなる積層基板等の透明基板；シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等；ニッケル基板、チタン基板、アルニウム基板等の金属基板等が挙げられる。

なお、本実施形態においては、撮像部３はインプリントモールド６の上方に位置し、撮像部３に入射される撮像光を透過可能なインプリントモールド６を介してインプリント処理時のインプリント樹脂７の濡れ広がり挙動が撮影されるが、このような態様に限定されるものではなく、撮像部３が被転写基板５の下方に位置していてもよい。その場合、上記被転写基板５としては、撮像部３に入射される撮像光を透過可能な基板により構成されている必要がある。

撮像部３としては、インプリントモールド６と被転写基板５上のインプリント樹脂７との接触開始からの所定時間に動画像又は複数枚の静止画像を撮像可能な撮像装置、例えば、可視光カメラ、赤外線カメラ等を用いることができる。撮像部３により撮像される動画像又は静止画像は、平面視におけるパターン形成面６２ａ全体を含む画像であってもよいし、平面視におけるパターン形成面６２ａの一部を含む画像であってもよい。

制御部４としては、インプリント部２におけるインプリント処理、撮像部３による撮像処理、撮像部３により撮像された画像に基づくデータ処理等を制御可能な構成を有するコンピュータ装置等を用いることができる。具体的には、制御部４は、インプリントモールド６を保持するモールドホルダー２２のＸＹ方向（面内方向）及びＺ方向への移動や、インプリント樹脂を硬化させるための硬化手段による紫外光等の照射処理等を制御可能に構成される。本実施形態に係るインプリント装置１において、インプリント処理動作等の制御部４による制御は、撮像部３により撮像された画像に基づく判断により行われる。

また、制御部４は、インプリントモールド６の微細凹凸パターン６３と被転写基板５上のインプリント樹脂７との接触開始からの所定時間、インプリント樹脂７の濡れ広がり挙動を示す画像を撮像させるために撮像部３を制御可能に構成される。そして、制御部４は、撮像部３により撮像された、インプリント樹脂７の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、インプリント樹脂７を硬化させるか否かを判断する。具体的には、撮像部３により撮像された、インプリント樹脂７の濡れ広がり挙動を示す動画像又は複数枚の静止画像に基づいて、平面視におけるパターン形成面６２ａ内に残留する気泡の総面積率を算出するとともに、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始からの所定時間内（通常、数秒間程度）における気泡の消失平均速度を算出する。そして、当該残留気泡総面積率及び気泡の消失平均速度に基づいて、インプリント樹脂７を硬化させたときに未充填によるパターン欠陥が生じる可能性の有無、すなわちインプリント処理を続行するか中止するかを判断する。

本実施形態において、撮像部３により撮像される動画像又は静止画像が、平面視におけるパターン形成面６２ａ全体を含む画像である場合、パターン形成面６２ａ内に残留する気泡の総面積率とは、パターン形成面６２ａの全面積中における残留気泡総面積の比率のことを意味する。また、撮像部３により撮像される動画像又は静止画像が、平面視におけるパターン形成面６２ａの一部を含む画像である場合、パターン形成面６２ａ内に残留する気泡の総面積率とは、当該画像中に現されているパターン形成面６２ａの面積中における残留気泡総面積の比率のことを意味する。

なお、本実施形態においては、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始後から残留気泡総面積率を算出可能な時間（残留気泡が画像上の濃淡差により判別可能な時間）内における単位時間当たりの残留気泡総面積率の減少率を、気泡の消失平均速度として算出することができる。例えば、気泡の消失平均速度としては、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から残留気泡総面積率が１％程度になるまでの時間内における単位時間当たりの残留気泡総面積率の減少率を算出することができる。

インプリントモールド６のパターン形成面６２ａの表面状態が良好である場合、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から所定時間経過後、インプリントモールド６のパターン形成面６２ａと被転写基板５との間には十分にインプリント樹脂が充填されるのが通常である。しかし、インプリントモールド６のパターン形成面６２ａの表面状態が悪化している場合、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から所定時間経過後であっても、インプリントモールド６のパターン形成面６２ａと被転写基板５との間に気泡が残存することがある。この場合に、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から所定時間経過後の画像を観察すると、気泡の残存する部分（インプリント樹脂７の未充填部分）とその他の部分（インプリント樹脂７の充填部分）とにおいて濃淡差が現われることがある。そのため、制御部４は、当該濃淡差に基づいて、インプリント樹脂の未充填領域の存在の有無を判断することができる。このような場合に、制御部４は、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じる可能性が高いと判断して、インプリント処理を中止することができる。

インプリントモールド６のパターン形成面の表面状態が悪化している場合であっても、当該インプリントモールド６とインプリント樹脂７とを接触させてから所定時間経過後の画像からは、気泡の残存する部分を検出することができないことがある。例えば、撮像部３により撮像される画像のドットピッチが数十μｍ程度であり、１つの気泡の大きさが数十ｎｍ程度であるような場合、気泡の存在を検出可能な程度の濃淡差が画像上には現れないことがある。特に、撮像部３により撮像される画像のドットピッチが微細である場合であっても、インプリントモールド６における微細凹凸パターン６３の寸法が極めて微細であって、当該微細凹凸パターン６３の凹部内に微細な気泡が残存している場合には、撮像部３により撮像された画像からは当該気泡個々の存在を検出することができない。

しかしながら、実際には、画像からは検出不可能な気泡が残存し、その気泡の存在によってインプリント樹脂７の未充填によるパターン欠陥が生じてしまう可能性がある。特に、微細凹凸パターン６３の寸法が極めて微細である場合には、インプリント樹脂７の未充填によるパターン欠陥の生じる可能性が高まる。

その一方で、図３（ａ）に示すように、インプリントモールド６のパターン形成面６２ａの表面状態が良好である場合であっても、悪化している場合であっても、撮像部３により撮像された画像上は、ほぼ同一の時間で残留気泡総面積が実質的にゼロになる。すなわち、インプリントモールド６のパターン形成面６２ａの表面状態にかかわらず、画像から検出可能なサイズの気泡が消失する時間はほぼ同様であるということができる。そのため、十分な充填時間経過後に撮像された画像だけでは、インプリントモールド６のパターン形成面６２ａと被転写基板５との間に気泡が残存しているか否かを正確に判別することはできない。

しかし、図３（ｂ）に示すように、また後述する実施例から明らかなように、両者においては、パターン形成面６２ａ内における残留気泡総面積の単位時間当たりの減少率、すなわち気泡の消失平均速度が異なる。そこで、制御部４は、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始からの所定時間（数秒間）内、動画像又は複数枚の静止画像を撮像部３により撮像し、当該動画像又は複数枚の静止画像に基づいて、気泡の消失平均速度を算出する。これにより、制御部４は、画像上からは検出不可能な気泡の存在によってインプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じてしまう可能性の有無を判断し、インプリント処理を続行するか中止するかの判断をする。

なお、図３（ａ）は、インプリントモールド６のパターン形成面６２ａの全面が被転写基板５上のインプリント樹脂７に同時に接触すると仮定し、残留気泡総面積率（％）と、インプリントモールド６及びインプリント樹脂７の接触開始からの経過時間（任意単位）との関係を示すグラフであり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における残留気泡総面積率が１％程度になるまでの時間における残留気泡総面積率（％）と経過時間（任意単位）との関係を対数により表したグラフである。

次に、上述したような構成を有する本実施形態に係るインプリント装置１を用いたインプリント方法について説明する。図４は、本実施形態に係るインプリント方法の各工程を示すフローチャートである。

図４に示すように、本実施形態に係るインプリント方法においては、まず、転写されるべき微細凹凸パターン６３を有するインプリントモールド６を用意してモールドホルダー２２に保持させるとともに、基板ステージ２１に載置された被転写基板５上に、インクジェット方式による樹脂塗布装置を用いてインプリント樹脂７を離散的に滴下し、基板ステージ２１（被転写基板５）をインプリントモールド６の下方に移動させる（Ｓ１０１）。

被転写基板５上におけるインプリント樹脂７の滴下位置は、使用するインプリントモールド６の微細凹凸パターン６３の形状や寸法等に応じたインプリント樹脂７の流動性等を考慮して適宜設定され得る。

次に、インプリントモールド６を保持したモールドホルダー２２を被転写基板５方向に移動させて、インプリントモールド６の微細凹凸パターン６３と被転写基板５上のインプリント樹脂７とを接触させる（Ｓ１０２）。

そして、インプリントモールド６の微細凹凸パターン６３と被転写基板５上のインプリント樹脂７との接触開始からの所定時間、撮像部３によりインプリント樹脂７の濡れ広がり挙動を示す画像（動画像又は複数枚の静止画像）を撮像する（Ｓ１０３）。

撮像部３における撮像時間は、少なくとも、インプリントモールド６がインプリント樹脂７に接触してから、インプリント樹脂７がインプリントモールド６のパターン形成面（メサ構造部６２における微細凹凸パターン６３が形成されている面）の全面に濡れ広がるまでの時間であれば、特に制限されるものではない。例えば、清浄な（表面状態が良好な）インプリントモールド６を用いて、所定のインプリント条件でインプリン処理を実施したときに、インプリント樹脂７の未充填によるパターン欠陥の生じない程度（インプリントモールド６の微細凹凸パターン６３に十分にインプリント樹脂７が充填され得る程度）の時間（充填時間）を予め計測しておき、当該充填時間程度の時間、撮像部３により撮像すればよい。

続いて、撮像部３により撮像された画像に基づいて、制御部４は、パターン形成面６２ａ内（インプリントモールド６と被転写基板５との間）に気泡が残存しているか否かを判断する（Ｓ１０４）。

上述したように、インプリントモールド６におけるパターン形成面６２ａの表面状態が悪化している場合（例えば、パターン形成面６２ａの汚染、パターン形成面６２ａへの異物の付着、パターン形成面６２ａに形成されている離型剤層の部分的剥離等）や、被転写基板５の表面状態が悪化している場合（例えば、被転写基板５の表面の汚染、被転写基板５の表面への異物の付着、被転写基板５の表面に形成されている密着層の部分的剥離等）、十分な充填時間経過後であっても気泡が残存している場合がある。この場合、気泡の残存している部分は、画像の濃淡差により判別可能である。よって、制御部４は、画像上の濃淡差により気泡の有無を判別することができる。

パターン形成面６２ａ内に気泡が残存していると判断された場合（Ｓ１０４，Ｙｅｓ）、制御部４はインプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥や異物に起因するインプリントモールド６の破損等が生じる可能性が高いと判断し、インプリント処理を中止する（Ｓ１０５）。その後、インプリントモールド６の清浄化等の適切な処理を行った上で、インプリント処理（Ｓ１０１以降の処理）を再開する。

一方、パターン形成面６２ａ内に気泡が残存していないと判断された場合（Ｓ１０４，Ｎｏ）、すなわち、撮像部３による画像上からは気泡の存在を判別することができなかった場合、制御部４は、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始からの所定時間内における気泡の消失平均速度を、撮像部３による画像に基づいて算出し、当該気泡の消失平均速度が所定の閾値以下であるか否かを判断する（Ｓ１０７）。

なお、気泡の消失平均速度の閾値としては、例えば、清浄な（表面状態が良好な）インプリントモールド６を用いて、所定のインプリント条件でインプリン処理を実施したときに、インプリント樹脂７の未充填によるパターン欠陥の生じない程度（インプリントモールド６の微細凹凸パターン６３に十分にインプリント樹脂７が充填され得る程度）の時間（充填時間）、インプリント樹脂７の濡れ広がり挙動を示す動画像又は複数の静止画像を撮像し、当該画像に基づいて算出した気泡の消失平均速度を適用することができる。

上述したように、撮像部３による画像上からは気泡が存在しないと判断されるような場合であっても、インプリント樹脂７との接触開始からの所定時間内における気泡の消失平均速度が所定の閾値を超えていると、画像上からは判別不可能な微小な気泡が残存している可能性が高く、それにより、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じることがある。そのため、当該画像に基づいて算出された気泡の消失平均速度が所定の閾値を超えている場合には（Ｓ１０７，Ｎｏ）、制御部４はインプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥等の生じる可能性が高いと判断し、インプリント処理が中止される（Ｓ１０５）。その後、インプリントモールド６の清浄化やインプリントモールドの交換等の適切な処理を行った上で、インプリント処理（Ｓ１０１以降の処理）を再開する。これにより、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じるのを効果的に防止することができる。

一方、気泡の消失平均速度が所定の閾値以下である場合（Ｓ１０７，Ｙｅｓ）、気泡が残存していないと判断することができるため、インプリント樹脂７の硬化処理（紫外線照射処理等）を行い（Ｓ１０８）、硬化後のインプリント樹脂７とインプリントモールド６とを剥離する（Ｓ１０９）。これにより、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が少ない微細凹凸パターン構造体を基板上に形成することができる。

上述したように、本実施形態に係るインプリント装置及びインプリント方法によれば、撮像部３により撮像された画像から検出することができないような気泡がインプリントモールド６のパターン形成面６２ａと被転写基板５との間に残存している場合であっても、インプリント処理中におけるインプリント樹脂７の濡れ広がり挙動を示す動画像又は複数枚の静止画像から求められる気泡の消失平均速度に基づいて、上記気泡が残存することを検出することができる。そのため、インプリント樹脂７を硬化させる前に、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥等の発生する可能性の有無を正確に判断することができ、高精度なインプリント処理が可能となる。また、微細な異物等の付着に起因するインプリントモールド６の破損をも効果的に防止することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。

〔実施例１〕
図１に示す構成を有するインプリント装置１を用いてインプリント処理を行い、被転写基板５上にインプリント樹脂７により構成される微細凹凸パターン構造体を形成した。インプリントモールド６としては、そのパターン形成面６２ａの表面状態が良好なもの（未使用のインプリントモールド）を使用した。

かかるインプリント処理中において、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から５秒間、撮像部３により動画像（ドットピッチ：４０μｍ）を撮像した。その結果、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から５秒後における動画像においては、パターン形成面６２ａ内に画像の濃淡差は生じていなかった。すなわち、画像上からは、インプリントモールド６のパターン形成面６２ａと被転写基板５との間に気泡が存在していないと判別され得るものであった。なお、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から２．５秒後には、画像上における残留気泡総面積は実質的にゼロになっていた。

また、当該動画像に基づいて、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から残留気泡総面積率（パターン形成面６２ａの面積に対する残留気泡総面積の比率）が１％以下になるまでの気泡の消失平均速度を求めた。

そして、被転写基板５上に形成された微細凹凸パターン構造体における凸部の欠陥（凸部の部分的な欠損等）の有無を、パターン検査装置（ＨＭＩ社製，製品名：ｅＸｐｌｏｒｅ３１００）を用いて検査し、パターン欠陥密度を求めた。

〔比較例１〕
インプリントモールド６として、複数回のインプリント処理に使用され、そのパターン形成面６２ａの表面状態が悪化しているもの（洗浄後、クリーンルーム内に数時間放置されたもの）を用いた以外は、実施例１と同様にしてインプリント処理を行い、被転写基板５上にインプリント樹脂７により構成される微細凹凸パターン構造体を形成した。

そして、実施例１と同様に、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から５秒間、撮像部３により動画像（ドットピッチ：４０μｍ）を撮像した結果、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から５秒後における動画像においては、パターン形成面６２ａ内に画像の濃淡差は生じていなかった。すなわち、画像上からは、インプリントモールド６のパターン形成面６２ａと被転写基板５との間に気泡が存在していないと判別され得るものであった。なお、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から２．６秒後には、画像上における残留気泡総面積は実質的にゼロになっていた。

また、実施例１と同様に、当該動画像に基づいて、インプリントモールド６とインプリント樹脂７との接触開始から残留気泡総面積率（パターン形成面６２ａの面積に対する残留気泡総面積の比率）が１％以下になるまでの気泡の消失平均速度を求めたところ、比較例１における気泡の消失平均速度は、実施例１における気泡の消失平均速度の約６２％程度であった。

そして、被転写基板５上に形成された微細凹凸パターン構造体における凸部の欠陥（凸部の部分的な欠損等）の有無を、パターン検査装置（ＨＭＩ社製，製品名：ｅＸｐｌｏｒｅ３１００）を用いて検査し、パターン欠陥密度を求めた。その結果、比較例１におけるパターン欠陥密度は、実施例１におけるパターン欠陥密度の１５倍程度にまで増大していることが確認された。

このように、画像上からは気泡の残存を判別することができず、残留気泡総面積が実質的にゼロになるまでの時間もほとんど相違しない実施例１及び比較例１であっても、比較例１においては非常に多くのパターン欠陥が生じていることが確認された。そして、多くのパターン欠陥の生じた比較例１においては、パターン欠陥の少なかった実施例１に比べ、インプリント樹脂との接触開始から残留気泡総面積率が１％程度になるまでの気泡の消失平均速度が遅いことが確認された。このことから、インプリント処理中におけるインプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す動画像又は複数枚の静止画像を撮像し、その画像に基づいて上記気泡の消失平均速度を求めることで、画像上からは判別不能な気泡の存在を検出することができ、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥を効果的に防止可能であるということができる。

本発明は、微細な凹凸パターンを形成するためのナノインプリント工程にて用いられるインプリントモールドの製造や、当該インプリントモールドを用いた半導体装置の製造等に有用である。

１…インプリント装置
２…インプリント部
２１…基板ステージ（支持台）
２２…モールドホルダー
３…撮像部
４…制御部
５…被転写基板
６…インプリントモールド
６１…基部（基材）
６１ａ…主面
６２…凸構造部（メサ構造部）
６２ａ…パターン形成面
６３…微細凹凸パターン
７…インプリント樹脂

Claims (8)

1. 基材の主面側のパターン領域に微細凹凸パターンが形成されてなるインプリントモールドを保持するモールドホルダーと、
   表面にインプリント樹脂が塗布され、前記微細凹凸パターンが転写される被転写基板を支持する支持台と、
   前記インプリントモールドにおける前記主面の対向面側又は前記被転写基板における前記インプリント樹脂の塗布面の対向面側から、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂を撮像可能な撮像部と、
   前記撮像部により撮像された前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する制御部と
   を備え、
   前記撮像部は、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記被転写基板上に塗布された前記インプリント樹脂とを対向させた後であって、前記微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とが接触する前から撮像を開始するインプリント装置。
2. 前記撮像部は、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂の動画像を撮像する請求項１に記載のインプリント装置。
3. 基材の主面側のパターン領域に微細凹凸パターンが形成されてなるインプリントモールドを保持するモールドホルダーと、
   表面にインプリント樹脂が塗布され、前記微細凹凸パターンが転写される被転写基板を支持する支持台と、
   前記インプリントモールドにおける前記主面の対向面側又は前記被転写基板における前記インプリント樹脂の塗布面の対向面側から、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂を撮像可能な撮像部と、
   前記撮像部により撮像された前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、前記パターン領域内における前記インプリントモールドと前記被転写基板との間に気泡が残存しているか否かを判断し、当該気泡が残存しているか否かの判断結果に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する制御部と
   を備えるインプリント装置。
4. 前記制御部は、前記気泡が残存していないと判断した場合、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の気泡の消失平均速度を算出し、当該気泡の消失平均速度に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する請求項３に記載のインプリント装置。
5. 微細凹凸パターンが基材の主面側のパターン領域に形成されてなるインプリントモールドを用いて、被転写基板上のインプリント樹脂に前記凹凸パターンを転写するインプリント方法であって、
   インクジェット法により前記インプリント樹脂を前記被転写基板上に滴下する工程と、
   前記インプリントモールドの微細凹凸パターンを前記被転写基板上の前記インプリント樹脂に接触させる工程と、
   前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を、前記インプリントモールドにおける前記主面の対向面側又は前記被転写基板における前記インプリント樹脂の滴下面の対向面側から、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂を撮像することで観察する工程と、
   前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動の観察結果に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する工程と
   を含み、
   前記観察する工程において、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記被転写基板上の前記インプリント樹脂とを対向させた後であって、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させる前から前記インプリント樹脂の撮像を開始するインプリント方法。
6. 前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂の動画像を撮像し、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を観察する請求項５に記載のインプリント方法。
7. 微細凹凸パターンが基材の主面側のパターン領域に形成されてなるインプリントモールドを用いて、被転写基板上のインプリント樹脂に前記凹凸パターンを転写するインプリント方法であって、
   インクジェット法により前記インプリント樹脂を前記被転写基板上に滴下する工程と、
   前記インプリントモールドの微細凹凸パターンを前記被転写基板上の前記インプリント樹脂に接触させる工程と、
   前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を観察する工程と、
   前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動の観察結果に基づいて、前記パターン領域内における前記インプリントモールドと前記被転写基板との間に気泡が残存しているか否かを判断し、当該気泡が残存しているか否かの判断結果に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する工程と
   を含むインプリント方法。
8. 前記気泡が残存していないと判断した場合に、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の気泡の消失平均速度を求め、当該気泡の消失平均速度に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する請求項７に記載のインプリント方法。

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