JP2017139268A - インプリント装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モールドと基板との重ね合わせ精度及びスループットの点で有利なインプリント装置を提供する。
【解決手段】制御部７は、インプリント処理において、計測部２２で計測されるずれを許容範囲に収めるように加熱部６を制御する際に、基板１１に対する吸着力を第１吸着力から前記第１吸着力よりも小さい第２吸着力に変更するようにチャック１９を制御し、前記加熱部６の制御により前記計測部２２で計測される前記ずれが前記許容範囲に収まっている状態において前記基板１１に対する吸着力を前記第２吸着力から前記第２吸着力よりも大きい第３吸着力に変更するように前記チャック１９を制御し、前記加熱部の制御により前記ずれが前記許容範囲に収まり、前記チャック１９が前記第３吸着力で前記基板１１を吸着している状態においてインプリント材１４を硬化させるように硬化部を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インプリント装置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ー技術に加えて、基板上のインプリント材をモールドで成形し、インプリント材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、例えば、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に未硬化のインプリント材を供給（塗布）する。次いで、ショット領域に供給された未硬化のインプリント材にモールドを接触させて（押し付けて）成形する。そして、インプリント材とモールドとを接触させた状態において、インプリント材に光（例えば、紫外線）を照射して硬化させ、硬化したインプリント材からモールドを引き離すことで、基板上にインプリント材のパターンが形成される。

このようなインプリント処理が施される基板は、一般に、デバイス製造工程において、例えば、スパッタリングなどの成膜工程での加熱処理を経ている。これにより、基板が拡大又は縮小し、平面内で直交する２方向でパターンの形状（又はサイズ）が変化する場合がある。従って、インプリント装置では、基板上のインプリント材とモールドとを接触させる際に、基板上に予め形成されているパターン（基板側パターン）の形状と、モールドのパターンの形状とを合わせる必要がある。

基板側パターンの形状とモールドのパターンの形状とを合わせる技術として、モールドの外周に外力を与えてモールド（のパターン）を変形させるユニットを備えたインプリント装置が提案されている（特許文献１参照）。但し、特許文献１に開示されたインプリント装置において、例えば、モールドの材質を石英とすると、そのポアソン比は０．１６であるため、モールドの一端をある軸方向に圧縮すると、その軸に直交する方向のモールドの一端が膨張する。このようなポアソン比に依存する変形がモールドに生じると、特に、モールドを台形形状に変形させたい場合に、モールドの面内が線形に変形しにくいため、重ね合わせ精度に影響を及ぼす可能性がある。

そこで、ポアソン比に依存するモールドの変形を生じさせずに、モールドの形状を補正する技術も提案されている（特許文献２参照）。特許文献２は、モールドに光を照射し、その吸収熱（加熱）によってモールドを熱変形させて、基板側パターンの形状とモールドのパターンの形状とを合わせる技術を開示している。

特表２００８−５０４１４１号公報 国際公開第２００９／１５３９２５号

モールドの材質を石英とし、基板の材質をシリコンとする場合を考えると、石英の熱膨張係数は０．５１ｐｐｍであり、シリコンの熱膨張係数は２．４ｐｐｍであるため、モールドと基板とでは、熱膨張係数が１桁異なっている。特許文献２に開示された技術においては、基板上のインプリント材に加熱したモールドを接触させたときに、モールドの熱が基板に伝達される。その際、基板はチャックに保持されているが、熱膨張係数が比較的大きいため、基板（表面）は大きく変形すると考えられる。従って、特許文献２に開示された技術では、基板側パターンとモールドのパターンとの重ね合わせ精度を向上させることが難しい。

また、加熱によってモールドを変形させる場合には、モールドを加熱してから目標のパターンの形状に変化するまでに時間を要するため、モールドの外周に外力を与えてモールドを変形させる場合と比べて、スループットが低下してしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、モールドと基板との重ね合わせ精度及びスループット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、前記基板を吸着するチャックと、前記モールドと前記基板との相対的なずれを計測する計測部と、前記基板を加熱することによって前記基板を変形させる加熱部と、前記基板上のインプリント材を硬化させる硬化部と、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、前記インプリント処理において、前記計測部で計測される前記ずれを許容範囲に収めるように前記加熱部を制御する際に、前記基板に対する吸着力を第１吸着力から前記第１吸着力よりも小さい第２吸着力に変更するように前記チャックを制御し、前記加熱部の制御により前記計測部で計測される前記ずれが前記許容範囲に収まっている状態において前記基板に対する吸着力を前記第２吸着力から前記第２吸着力よりも大きい第３吸着力に変更するように前記チャックを制御し、前記加熱部の制御により前記ずれが前記許容範囲に収まり、前記チャックが前記第３吸着力で前記基板を吸着している状態において前記インプリント材を硬化させるように前記硬化部を制御する、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重ね合わせ精度及びスループット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の基板チャックの構成を示す平面図である。 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。 図３に示すＳ１１８（基板の形状の補正）を説明するための図である。 図３に示すＳ１２０（インプリント材の硬化）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。 図６に示すＳ１２２Ａ（インプリント材の硬化）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。

＜第１の実施形態＞
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使用され、基板上のインプリント材をモールド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リソグラフィ装置である。インプリント装置１は、本実施形態では、基板上の光硬化性のインプリント材に光（例えば、紫外線）を照射して硬化させる光硬化法を採用する。図１では、基板上のインプリント材に対して光を照射する照射部の光軸に沿った方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内において互いに直交する方向をＸ軸及びＹ軸とする。

インプリント装置１は、硬化部２と、モールド保持部３と、基板ステージ４と、供給部５と、加熱部６と、制御部７と、倍率補正部１８と、アライメント計測部２２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、モールド保持部３を固定するブリッジ定盤２５と、ベース定盤２４に配置されてブリッジ定盤２５を支持する支柱２６とを有する。更に、インプリント装置１は、モールド８をインプリント装置１の外部からモールド保持部３に搬送するモールド搬送部（不図示）と、基板１１をインプリント装置１の外部から基板ステージ４に搬送する基板搬送部（不図示）とを有する。

硬化部２は、インプリント処理において、基板上のインプリント材１４に対して、モールド８を介して光としての紫外線９を照射する。硬化部２は、光源と、かかる光源から射出された紫外線９をインプリント処理に適するように調整する光学素子とを含む。本実施形態では、光硬化法を採用しているため、硬化部２は、紫外線を照射するための照射部（光源や光学素子）を含んでいる。但し、熱硬化法を採用する場合には、硬化部２は、照射部の代わりに、熱硬化性のインプリント材を加熱するための熱源部を含む。

モールド８は、矩形の外形形状を有し、基板１１に対向する面に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）８ａを含む。モールド８は、紫外線９を透過させることが可能な材料（石英など）で構成されている。

モールド８は、基板１１に対向する面とは反対側の面（紫外線９の入射面）に、モールド８（パターン８ａ）の変形を容易にするためのキャビティ（凹部）８ｂを含む。キャビティ８ｂは、円形の平面形状を有し、その厚さ（深さ）は、モールド８の大きさや材料に応じて適宜設定される。キャビティ８ｂは、モールド保持部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８ｂ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、圧力調整装置（不図示）によって調整される。例えば、モールド８と基板上のインプリント材１４とを接触させる際に、圧力調整装置によって、空間１２の圧力を外部の圧力よりも高くして、パターン８ａ（が形成された面）を基板１１に対して凸状に変形させる（撓ませる）。これにより、パターン８ａの中心部から基板上のインプリント材１４に接触するため、パターン８ａとインプリント材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８ｂにインプリント材１４を効率的に充填させることができる。

モールド保持部３は、真空吸着力や静電力によってモールド８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８（モールドチャック１５）を移動させるモールド駆動部１６とを含む。モールドチャック１５及びモールド駆動部１６は、硬化部２からの紫外線９が基板上のインプリント材１４に照射されるように、中心部（内側）に開口１７を有する。

倍率補正部１８は、モールドチャック１５に配置されている。倍率補正部１８は、モールド８の側面に対して外力又は変位を与えることによってモールド８（パターン８ａ）の形状を補正する（変形させる）。倍率補正部１８がモールド８を変形させることで、基板上に予め形成されているパターン（基板側パターン）の形状に対して、モールド８のパターン８ｂの形状を合わせることができる。

モールド駆動部１６は、基板上のインプリント材１４へのモールド８の押し付け（押印処理）、又は、基板上のインプリント材１４からのモールド８の引き離し（離型処理）を選択的に行うように、モールド８をＺ軸方向に移動させる。モールド駆動部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。モールド駆動部１６は、モールド８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、モールド駆動部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８を移動可能に構成されていてもよい。更に、モールド駆動部１６は、モールド８のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置やモールド８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における押印処理及び離型処理は、本実施形態のように、モールド８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してもよい。また、モールド８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、押印処理及び離型処理を実現してもよい。

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８のパターン８ａで成形されるインプリント材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８と基板上のインプリント材１４とを接触させた状態において、基板ステージ４を移動させることでモールド８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駆動部２０とを含む。また、基板チャック１９には、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。

基板チャック１９は、基板１１（の裏面の各領域）を吸着する複数の吸着領域を含む。複数の吸着領域のそれぞれは、基板１１と吸着領域との間の圧力を調整（減圧）するための圧力調整装置（不図示）に接続され、制御部７の制御下において、基板１１に対する吸着力（圧力値）を独立に制御可能（変更可能）である。基板チャック１９は、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、基板１１の外周領域に対応するリング状の領域を吸着する第１吸着領域１９ａと、基板１１の外周領域の内側の領域に対応する格子状の複数の領域を吸着する複数の第２吸着領域１９ｂとを含む。但し、基板チャック１９は、図２（ａ）に示す構成に限定されるものではなく、例えば、図２（ｂ）に示すように、格子状に配列された複数の吸着領域１９ｃを含んでもよいし、図２（ｃ）に示すように、同心円状に配列された複数の吸着領域１９ｄを含んでもよい。また、基板チャック１９の吸着領域の数（分割数）は、特に限定されるものではなく、任意の数でよい。

基板駆動部２０に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータを含む。基板駆動部２０は、基板１１を高精度に位置決めするために、Ｘ軸及びＹ軸の各方向に対して、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、基板駆動部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、基板駆動部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。

供給部５は、基板１１に未硬化のインプリント材１４を供給（塗布）する。インプリント材１４は、本実施形態では、紫外線９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の樹脂材料である。インプリント材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、供給部５から供給されるインプリント材１４の供給量は、例えば、基板１１に形成されるインプリント材１４のパターンの厚さ（残膜厚）やインプリント材１４のパターンの密度などに応じて設定される。

加熱部６は、基板ステージ４に保持された基板１１の形状、具体的には、基板１１の基板側パターンを変形させる（形状を補正する）ために、基板１１を加熱する。加熱部６は、本実施形態では、加熱用光源を含み、モールド８を介して基板１１に光を照射することで基板１１を加熱する。加熱用光源は、基板１１に吸収され、且つ、インプリント材１４を硬化（感光）させない特定の波長帯域に波長が存在する光、例えば、４００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長帯域に波長が存在する光を射出するとよい。特に、加熱効率の観点から、５００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域に波長が存在する光とするとよりよい。更に、インプリント材１４が感光する波長帯域２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線のうちインプリント材１４が感光しづらい波長帯域に波長が存在する紫外線としてもよい。また、加熱部６は、加熱用光源に加えて、加熱用光源からの光を基板１１の加熱に適するように調整する空間光変調器及び光学系を含む。空間光変調器は、制御部７の制御下において、基板１１の基板側パターンの形状を補正するための照射量分布を基板上に形成する。なお、加熱部６は、加熱用光源の代わりに、例えば、基板１１を直接加熱するヒータなどを基板チャック１９に設けてもよい。

アライメント計測部２２は、モールドチャック１５及びモールド駆動部１６の開口１７に配置され、モールド８と基板１１との相対的なずれを計測する。アライメント計測部２２は、例えば、アライメントスコープやセンサを含み、モールド８に形成されたアライメントマークと、基板１１に形成されたアライメントマークとのＸ軸及びＹ軸の各方向の位置ずれを計測する。

制御部７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７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７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。

図３を参照して、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。インプリント処理は、上述したように、制御部７がインプリント装置１の各部を統括的に制御することで行われる。ここでは、複数の基板１１に対して同一のモールド８を用いて、基板上に予め形成されている基板側パターンを含む領域を、パターンを形成すべき領域、即ち、ショット領域としてインプリント処理を行うものとする。

Ｓ１０２では、モールド搬送部によって、モールド８をインプリント装置１に搬入し、かかるモールド８をモールド保持部３、詳細には、モールドチャック１５に保持させる。

Ｓ１０４では、基板搬送部によって、インプリント処理の処理対象となる基板１１をインプリント装置１に搬入し、かかる基板１１を基板ステージ４、詳細には、基板チャック１９に保持させる。ここでは、基板チャック１９における全ての吸着領域について、基板１１に対する吸着力を、基板１１を固定することが可能な吸着力である第１吸着力に設定する。

Ｓ１０６では、基板１１が供給部５の供給位置に位置するように基板ステージ４を移動させ、供給部５によって、基板１１の対象ショット領域（インプリント処理を行う対象領域）にインプリント材１４を供給する（供給工程）。

Ｓ１０８では、対象ショット領域にインプリント材１４が供給された基板１１を、基板上のインプリント材１４にモールド８を押し付ける押印位置に位置させるように、基板ステージ４を移動させる。

Ｓ１１０では、モールド駆動部１６によって、モールド８をＺ軸方向に下降させて、モールド８と基板上のインプリント材１４とを接触させる（押印処理）。

Ｓ１１２では、モールド８と基板上のインプリント材１４とが接触している状態において、アライメント計測を行う。具体的には、まず、アライメント計測部２２によって、モールド８に形成されたアライメントマークと、基板１１に形成されたアライメントマークとを同時に観察し、観察されたマーク像に基づいて、モールド８と基板１１との相対的なずれを計測する。ここで、モールド８と基板１１との相対的なずれは、モールド８と基板１１との局所的な位置におけるＸ、Ｙ及びθの各方向の位置ずれ、及び、モールド８のパターン領域と基板１１のショット領域の形状のずれを含む。そして、制御部７は、モールド８と基板１１との相対的なずれに基づいて、モールド８のパターン８ａの形状と基板１１の基板側パターン（ショット領域）の形状とを合わせるために必要となる形状補正量を算出する。ここで、形状補正量は、モールド８、即ち、パターン８ａの形状補正量（モールド形状補正量）と、基板１１、即ち、基板側パターンの形状補正量（基板形状補正量）とを含む。

Ｓ１１４では、Ｓ１１２で得られたモールド形状補正量に基づいて、倍率補正部１８によって、モールド８に対して変形量を与え、モールド８のパターン８ａの形状を機械的に補正する。

Ｓ１１６では、基板チャック１９における基板１１に対する吸着力を部分的に弱める。具体的には、基板チャック１９における複数の吸着領域のうち、対象ショット領域に対応する領域を吸着する（即ち、基板側パターンの反対側の裏面の近傍に配置されている）吸着領域について、基板１１に対する吸着力を、第１吸着力から第２吸着力に変更する。例えば、対象ショット領域に対応する領域を吸着する吸着領域の圧力値を低下させることで、かかる吸着領域の吸着力を第２吸着力に変更することが可能である。ここで、第２吸着力は、第１吸着力よりも小さい吸着力であって、ゼロであってもよい。第２吸着力をゼロとする場合には、対象ショット領域に対応する領域を吸着する吸着領域による基板１１の吸着を停止（解放）すればよい。なお、本実施形態では、図２（ａ）に示す基板チャック１９において、第１吸着領域１９ａの吸着力を第１吸着力に維持し、対象ショット領域に対応する領域を吸着する第２吸着領域１９ｂの吸着力を第１吸着力から第２吸着力に変更する。

Ｓ１１８では、Ｓ１１２で得られた基板形状補正量に基づいて、加熱部６によって、基板１１に対して温度分布を与え（即ち、基板１１を加熱して）、基板１１の基板側パターンの形状、即ち、対象ショット領域の形状を熱的に補正する。ここで、加熱部６によって加熱される基板１１の対象ショット領域においては、Ｓ１１６において、基板１１に対する吸着力が弱められている。従って、基板１１の対象ショット領域は基板チャック１９に拘束されることなく、その変形が促進され、かかる変形に要する熱量を低減することができる。

なお、図３では、アライメント計測をＳ１１２だけで行うように図示されているが、実際には、Ｓ１１４やＳ１１８においてもモールド８の形状の補正や基板１１の形状の補正と並行して行われている。また、モールド８の形状の補正（Ｓ１１４）の後に行われるアライメント計測に基づいて、基板１１の形状の補正（Ｓ１１８）の際に用いられる基板形状補正量を算出するようにしてもよい。更に、アライメント計測を行いながら、モールド８の形状の補正（Ｓ１１４）や基板１１の形状の補正（Ｓ１１８）を繰り返し行ってもよい。この際、モールド８に対する基板１１の位置（シフト及び回転成分）は、基板ステージ４を逐次移動させることで補正することが可能である。

Ｓ１２０では、モールド８と基板上のインプリント材１４とが接触している状態において、硬化部２によって、モールド８を介してインプリント材１４に紫外線９を照射して、かかるインプリント材１４を硬化させる（硬化処理）。

ここで、図４（ａ）乃至図４（ｅ）を参照して、基板１１の形状の補正（Ｓ１１８）について具体的に説明する。基板１１を加熱する加熱部６は、上述したように、インプリント材１４を硬化させない波長の光、例えば、赤外線を射出する加熱用光源を含む。加熱用光源からの光は、空間光変調器を経て、モールド８を介して基板１１に照射される。空間光変調器は、例えば、多数のミラーが集積されたデバイス（デジタル・ミラー・デバイス）を含み、それぞれのミラーで光の反射を制御可能な構成を有する。制御部７によって、空間光変調器の多数のミラーのそれぞれで光の反射又は非反射を制御することで、基板上において照射量分布を形成することが可能となり、基板上に任意の温度分布を形成することができる。

基板１１の基板側パターンは、半導体プロセスの過程を経ることで僅かに変形している。基板側パターンの変形は、大きく分けると、倍率成分、平行四辺形成分、台形成分に分類され、それらの組み合わせで構成されていることが多い。このような変形成分を補正するためには、基板１１の基板側パターンを含む領域やその近傍の領域に対して、必要な形状補正量を得るための温度分布を形成しなければならない。

本実施形態では、モールド８は、石英で構成され、空間光変調器を経た光は、モールド８を透過して、基板１１に照射される。基板１１に照射される光、例えば、赤外線は、モールド８では殆ど吸収されず、インプリント材１４を硬化させることもない。

図４（ａ）に示すように、台形成分のみを変形成分として含む基板側パターン３１の形状を補正する場合を考える。基板側パターン３１は、Ｙ軸方向のみに台形成分を含み、Ｘ軸方向は変形していない。このような基板側パターン３１の変形を補正するためには、図４（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向のみに照射量分布３２を形成し、Ｘ軸方向には照射量を一様とする光を基板１１に照射すればよい。

照射量分布３２を形成する光を基板１１（基板側パターン３１）に照射すると、図４（ｃ）に示すような温度分布３３が基板上に形成される。基板上に形成された温度分布３３によって、基板側パターン３１には、図４（ｄ）に示すような変形量３４が与えられる（即ち、基板側パターン３１が熱的に変形する）。これにより、基板側パターン３１を、図４（ｅ）に示すような形状に補正することができる。

図５を参照して、基板上のインプリント材１４の硬化（Ｓ１２０）について具体的に説明する。図５は、本実施形態におけるアライメント計測部２２、加熱部６及び硬化部２の制御タイミングチャート及びアライメント計測部２２で計測されるモールド８と基板１１との相対的なずれ量の変化を示している。

図５に示すように、アライメント計測部２２がモールド８と基板１１との相対的なずれの計測を開始すると、制御部７は、基板１１の基板側パターンを目標値まで変形させるために必要な基板形状補正量を算出する。そして、制御部７は、加熱部６を制御して、基板形状補正量に対応する照射量分布が基板上に形成されるように基板１１に光を照射する（基板１１を加熱する）。

加熱部６から基板１１に光を照射している間においても、アライメント計測部２２は、モールド８と基板１１との相対的なずれを計測している。制御部７は、アライメント計測部２２で計測されるずれが目標値に到達するタイミングで硬化部２を制御して、基板上のインプリント材１４を硬化させる。換言すれば、アライメント計測部２２で計測されるずれが目標値に到達するタイミングとインプリント材１４の硬化が完了するタイミングとが一致するように、硬化部２によるインプリント材１４の硬化を開始するタイミングを制御する。これにより、基板１１の基板側パターン、即ち、ショット領域の変形が固定され、モールド８のパターン８ａの形状と基板１１の基板側パターンの形状とを合わせることができる。

また、図５に示すように、加熱部６の制御によりアライメント計測部２２で計測されるずれが許容範囲に到達するタイミングで基板１１の加熱を停止するように加熱部６を制御する。これにより、基板１１の基板側パターンの熱的な変形が継続され、モールド８のパターン８ａの形状と基板１１の基板側パターンの形状との相対的なずれが許容範囲を超えてしまうことを抑制することができる。

本実施形態では、制御部７は、アライメント計測部２２で計測されるずれが目標値に到達するタイミングで基板上のインプリント材１４を硬化させるように硬化部２を制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、アライメント計測部２２で計測されるずれが目標値に対して設定される許容範囲に到達するタイミングで基板上のインプリント材１４を硬化させるように硬化部２を制御してもよい。なお、目標値に対する許容範囲は、基板１１の基板側パターンとモールド８のパターン８ａとの重ね合わせ精度の仕様に基づいて決定される。

また、加熱部６から基板１１に照射する光に対して、アライメント計測部２２が感度を有する場合がある。このような場合、加熱部６から基板１１に光を照射している間においてアライメント計測部２２で計測されるモールド８と基板１１との相対的なずれの誤差が大きくなる。従って、加熱部６から基板１１に光を間欠的に照射することで基板１１を加熱し、加熱部６が基板１１に光を照射していない期間においてモールド８と基板１１との相対的なずれを計測するようにアライメント計測部２２を制御するとよい。

また、硬化部２から基板上のインプリント材１４に照射する光に対して、アライメント計測部２２が感度を有する場合がある。このような場合、硬化部２から基板上のインプリント材１４に光を照射している間においてアライメント計測部２２で計測されるモールド８と基板１１との相対的なずれの誤差が大きくなる。従って、図５に示すように、硬化部２から基板上のインプリント材１４に光を照射するタイミングでモールド８と基板１１との相対的なずれの計測を終了するようにアライメント計測部２２を制御すればよい。

また、実際には、硬化部２から基板上のインプリント材１４に光を照射してからインプリント材１４の硬化が完了するまでには、ある程度の時間を要する。そこで、アライメント計測部２２で計測されるモールド８と基板１１との相対的なずれが許容範囲に到達するよりも前のタイミングで硬化部２から基板上のインプリント材１４に光を照射することも考えられる。このような場合には、硬化部２から基板上のインプリント材１４に光を照射している間においても、アライメント計測部２２は、モールド８と基板１１との相対的なずれを計測することが必要となる。従って、硬化部２から基板上のインプリント材１４に光を間欠的に照射し、硬化部２が基板１１に光を照射していない期間においてモールド８と基板１１との相対的なずれを計測するようにアライメント計測部２２を制御するとよい。

また、基板１１の基板側パターンの形状を補正しない場合、即ち、加熱部６によって基板１１を加熱しない場合であっても、基板上のインプリント材１４を硬化させている間において、モールド８と基板１１との相対的なずれを計測してもよい。これにより、モールド８と基板１１との相対的なずれが許容範囲を超えた場合には、インプリント処理の不良として履歴を管理することが可能となる。

本実施形態とは異なる方式として、加熱部６による基板１１の加熱量と、基板１１から基板チャック１９に逃げる熱量とが平衡となるタイミング（定常状態）で基板上のインプリント材１４を硬化させることも考えられる。但し、基板１１の状態が定常状態になるまでには時間を要するため、スループットが低下してしまう。一方、本実施形態では、基板１１の状態が非定常状態であっても、アライメント計測を行い、モールド８と基板１１との相対的なずれが許容範囲に収まっている状態において基板上のインプリント材１４を硬化させている。従って、インプリント装置１は、モールド８と基板１１との重ね合わせ精度及びスループットに有利なインプリント処理を行うことができる。なお、基板１１の状態とは、基板１１の温度の変化や基板１１の形状の変化などを含む。

図３に戻って、Ｓ１２２では、Ｓ１１６で部分的に弱めた基板１１に対する吸着力を第２吸着力から第２吸着力よりも大きい第３吸着力に変更する。本実施形態では、基板チャック１９における複数の吸着領域のうち、Ｓ１１６で基板１１に対する吸着力を弱めた吸着領域について、基板１１に対する吸着力を、第２吸着力から第１吸着力に戻す。例えば、かかる吸着領域の圧力値を増加させることで、かかる吸着領域の吸着力を第１吸着力に変更することが可能である。なお、第２吸着力から第３吸着力への変更は、第１吸着力に戻すことに限定されるものではなく、基板１１に対する吸着力を第２吸着力から、第１吸着力以外の吸着力に変更してもよい。また、基板チャック１９における複数の吸着領域のそれぞれについて、異なる吸着力にしてもよい。

Ｓ１２４では、モールド駆動部１６によって、モールド８をＺ軸方向に上昇させて、基板上（基板側パターン）の硬化したインプリント材１４からモールド８を引き離す（離型処理）。

Ｓ１２６では、基板１１の全てのショット領域にインプリント処理を行ったかどうかを判定する。基板１１の全てのショット領域にインプリント処理を行っていない場合には、インプリント処理が行われていないショット領域を対象ショット領域とし、Ｓ１０６に移行する。一方、基板１１の全てのショット領域にインプリント処理を行っている場合には、Ｓ１２８に移行する。

Ｓ１２８では、基板搬送部によって、全てのショット領域にインプリント処理が行われた基板１１を、インプリント装置１から搬出する。

Ｓ１３０では、全ての基板１１にインプリント処理を行ったかどうかを判定する。全ての基板１１にインプリント処理を行っていない場合には、インプリント処理が行われていない基板１１をインプリント装置１に搬入するために、Ｓ１０４に移行する。一方、全ての基板１１にインプリント処理を行っている場合には、Ｓ１３２に移行する。

Ｓ１３２では、モールド搬送部によって、モールドチャック１５に保持されているモールド８をインプリント装置１から搬出する。

本実施形態では、基板チャック１９に保持される基板１１の基板側パターンが台形成分を変形成分として含む場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板１１ごとに、基板側パターンが異なる変形成分を含む場合もある。例えば、基板１１の基板側パターンが倍率成分を変形成分として含む場合には、基板側パターンを含む領域やその近傍の領域に対して均一な温度分布が形成されるように、空間光変調器で照射量分布を制御すればよい。

また、基板１１（基板側パターン）に対して温度分布を形成する際に、硬化部２から照射される光のうち、インプリント材１４を硬化させない波長帯の光を用いてもよい。この場合、例えば、任意の波長の光のみを通過させる波長帯域制限フィルタを硬化部２に設ければよい。そして、基板１１を加熱する際には、インプリント材１４を硬化させない波長帯の光を、インプリント材１４を硬化させる際には、インプリント材１４を硬化させる波長帯の光を用いるようにすればよい。

このように、本実施形態のインプリント装置１では、アライメント計測部２２で計測されるモールド８と基板１１との相対的なずれを許容範囲に収めるように加熱部６を制御する際に、基板１１に対する吸着力を第１吸着力から第２吸着力に変更する。そして、加熱部６の制御によりモールド８と基板１１との相対的なずれが許容範囲に収まっている状態において基板上のインプリント材１４を硬化させる。従って、インプリント装置１は、モールド８と基板１１との重ね合わせ精度及びスループットの点で有利である。

＜第２の実施形態＞
図６は、インプリント装置１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。本実施形態におけるインプリント処理は、基本的には、第１の実施形態と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。本実施形態におけるインプリント処理は、第１の実施形態と比較して、Ｓ１１６において部分的に弱めた基板１１に対する吸着力を戻してから、基板上のインプリント材１４を硬化させる点が異なる。換言すれば、第１の実施形態におけるインプリント処理でのＳ１２０及びＳ１２２の順序を入れ替えて、Ｓ１２０Ａ及びＳ１２２Ａとしている。

Ｓ１２０Ａでは、アライメント計測部２２で計測されるモールド８と基板１１との相対的なずれが許容範囲に収まっている状態において、Ｓ１１６で部分的に弱めた基板１１に対する吸着力を戻す（第３吸着力に変更する）。本実施形態では、基板チャック１９における複数の吸着領域のうち、Ｓ１１６において基板１１に対する吸着力を弱めた吸着領域について、かかる吸着領域の圧力値を増加させることで、基板１１に対する吸着力を、第２吸着力から第１吸着力に変更する。

Ｓ１２２Ａでは、モールド８と基板１１との相対的なずれが許容範囲に収まり、基板チャック１９が第１吸着力で基板１１を吸着している状態において、硬化部２によって、基板上のインプリント材１４を硬化させる。

図７を参照して、基板上のインプリント材１４の硬化（Ｓ１２２Ａ）について具体的に説明する。図７は、本実施形態におけるアライメント計測部２２、加熱部６、基板チャック１９及び硬化部２の制御タイミングチャート及びアライメント計測部２２で計測されるモールド８と基板１１との相対的なずれ量の変化を示している。

図７に示すように、アライメント計測部２２がモールド８と基板１１との相対的なずれの計測を開始すると、制御部７は、基板１１の基板側パターンを目標値まで変形させるために必要な基板形状補正量を算出する。そして、制御部７は、加熱部６を制御して、基板形状補正量に対応する照射量分布が基板上に形成されるように基板１１に光を照射する（基板１１を加熱する）。

加熱部６から基板１１に光を照射している間においても、アライメント計測部２２は、モールド８と基板１１との相対的なずれを計測している。制御部７は、アライメント計測部２２で計測されるずれが目標値に到達するタイミングで基板チャック１９を制御して、基板１１を第１吸着力で吸着（再吸着）させる。基板チャック１９が基板１１を吸着することによって、加熱部６による基板１１の加熱を停止させても、基板側パターンの補正後の形状を維持することができる。これにより、基板１１の基板側パターンの時間的な変形量を小さく抑えることができるため、基板１１の加熱を停止するタイミングや基板上のインプリント材１４を硬化させるタイミングに余裕をもたせることができる。なお、実際には、制御部７から基板チャック１９に指令を与えてから吸着力が変更されるまでには時間差があるため、かかる時間差を考慮して指令を与えるタイミング又はモールド８と基板１１との相対的なずれの目標値（許容範囲）を制御する必要がある。また、基板１１の加熱を停止すると基板１１が初期温度に戻り始めるため、基板チャック１９で基板１１を吸着させたとしても、基板側パターンは、実際には、僅かに変形する。従って、かかる変形を考慮して、モールド８と基板１１との相対的なずれの目標値に対する許容範囲を決定するとよい。

本実施形態では、図５に示すように、加熱部６の制御によりアライメント計測部２２で計測されるモールド８と基板１１との相対的なずれが目標値となるタイミングで基板１１に対する吸着力を第１吸着力に変更している。そして、基板１１に対する吸着力を第１吸着力に変更してから基板１１の加熱を停止し、基板１１の加熱を停止したタイミングで基板上のインプリント材１４を硬化させている。

本実施形態では、モールド８（パターン８ａ）の形状を機械的に補正してから（Ｓ１１４）、基板１１（基板側パターン）の形状を熱的に補正している（Ｓ１１８）が、基板１１の形状を熱的に補正してから、モールド８の形状を補正してもよい。換言すれば、基板１１の基板側パターンの形状を補正してから、基板チャック１９によって基板１１を吸着することで基板側パターンの形状を維持し、その後、モールド８のパターン８ａの形状を補正してもよい。この際、モールド形状補正量は、アライメント計測や基板形状補正量などに基づいて算出される。

本実施形態では、制御部７は、アライメント計測部２２で計測されるずれが目標値に到達するタイミングで基板１１を第１吸着力で吸着するように基板チャック１９を制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、アライメント計測部２２で計測されるずれが目標値に対して設定される許容範囲に到達するタイミングで基板１１を第１吸着力で吸着するように基板チャック１９を制御してもよい。

このように、本実施形態のインプリント装置１では、アライメント計測部２２で計測されるモールド８と基板１１との相対的なずれを許容範囲に収めるように加熱部６を制御する際に、基板１１に対する吸着力を第１吸着力から第３吸着力に変更する。そして、加熱部６の制御によりモールド８と基板１１との相対的なずれが許容範囲に収まっている状態において、基板１１に対する吸着力を第２吸着力から第１吸着力に変更してから、基板上のインプリント材１４を硬化させる。従って、インプリント装置１は、モールド８と基板１１との重ね合わせ精度及びスループットの点で有利である。

＜第３の実施形態＞
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。例えば、本発明は、第１の実施形態と第２の実施形態とを適宜組み合わせてもよい。

１：インプリント装置 ２：硬化部 ６：加熱部 ７：制御部 ８：モールド １１：基板 １４：インプリント材 １９：基板チャック

Claims (12)

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、
   前記基板を吸着するチャックと、
   前記モールドと前記基板との相対的なずれを計測する計測部と、
   前記基板を加熱することによって前記基板を変形させる加熱部と、
   前記基板上のインプリント材を硬化させる硬化部と、
   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、前記インプリント処理において、
   前記計測部で計測される前記ずれを許容範囲に収めるように前記加熱部を制御する際に、前記基板に対する吸着力を第１吸着力から前記第１吸着力よりも小さい第２吸着力に変更するように前記チャックを制御し、
   前記加熱部の制御により前記計測部で計測される前記ずれが前記許容範囲に収まっている状態において前記基板に対する吸着力を前記第２吸着力から前記第２吸着力よりも大きい第３吸着力に変更するように前記チャックを制御し、
   前記加熱部の制御により前記ずれが前記許容範囲に収まり、前記チャックが前記第３吸着力で前記基板を吸着している状態において前記インプリント材を硬化させるように前記硬化部を制御する、ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記加熱部は、前記基板に光を間欠的に照射することで前記基板を加熱し、
   前記制御部は、前記加熱部が前記基板に光を照射していない期間において前記ずれを計測するように前記計測部を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記硬化部は、前記インプリント材に光を間欠的に照射することで前記インプリント材を硬化させ、
   前記制御部は、前記硬化部が前記基板に光を照射していない期間において前記ずれを計測するように前記計測部を制御する、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. 前記制御部は、前記加熱部の制御により前記計測部で計測される前記ずれが目標値となるタイミングで前記基板に対する吸着力を前記第２吸着力から前記第３吸着力に変更するように前記チャックを制御することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記制御部は、前記基板に対する吸着力を前記第２吸着力から前記第３吸着力に変更してから前記基板の加熱を停止するように前記加熱部を制御することを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
6. 前記制御部は、前記加熱部による前記基板の加熱を停止したタイミングで前記インプリント材を硬化させるように前記硬化部を制御する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. 前記制御部は、前記加熱部の制御により前記計測部で計測される前記ずれが前記許容範囲に到達するタイミングで前記インプリント材を硬化させるように前記硬化部を制御する請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記制御部は、前記加熱部の制御により前記計測部で計測される前記ずれが目標値に到達するタイミングで前記基板の加熱を停止するように前記加熱部を制御する請求項７に記載のインプリント装置。
9. 前記制御部は、前記加熱部の制御により前記計測部で計測される前記ずれが目標値に到達するタイミングと前記インプリント材の硬化が完了するタイミングとが一致するように、前記硬化部による前記インプリント材の硬化を開始するタイミングを制御することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記チャックは、前記基板に対する吸着力を独立に制御可能な複数の吸着領域を含み、
    前記制御部は、前記インプリント処理において、前記複数の吸着領域のうち、前記インプリント処理を行う対象領域に対応する領域を吸着する吸着領域の吸着力を変更するように前記チャックを制御す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. 前記複数の吸着領域は、前記基板の外周領域に対応するリング状の領域を吸着する第１吸着領域と、前記基板の外周領域よりも内側の領域に対応する複数の領域を吸着する複数の第２吸着領域とを含み、
    前記制御部は、前記インプリント処理において、前記第１吸着領域の吸着力を前記第１吸着力に維持し、前記複数の第２吸着領域のうち、前記対象領域に対応する領域を吸着する第２吸着領域の吸着力を変更するように前記チャックを制御することを特徴とする請求項１０に記載のインプリント装置。
12. 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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