JP2023156163A - 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

Abstract

【課題】基板上にインプリント材のパターンを高精度に形成するのに有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】型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、前記型に圧力を与えることで前記型を前記基板の側に凸形状に変形させる型変形機構と、前記基板に圧力を与えることで前記基板を前記型の側に凸形状に変形させる基板変形機構と、前記基板上の硬化したインプリント材から前記型を引き離す工程が行われている間の前記型及び前記基板のそれぞれの変形量を計測する計測部と、前記工程が行われている間において、前記計測部で計測された前記変形量に基づいて、前記型の変形量と前記基板の変形量との差が許容範囲に収まるように、前記型変形機構が前記型に与えるべき圧力、及び、前記基板変形機構が前記基板に与えるべき圧力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を提供する。【選択図】図２

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。

半導体デバイスなどを製造するためのリソグラフィ技術として、型を用いて基板上のインプリント材を成形するインプリント技術が知られている。インプリント技術では、型と基板上のインプリント材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型を引き離すことで、基板上のインプリント材のパターン（凹凸パターン）を形成することができる。

このようなインプリント技術が適用されたインプリント装置では、一般的に、型を保持したヘッドを上昇させることで、基板上の硬化したインプリント材から型を引き離す工程（離型工程）が行われる。その際、型と基板との接触領域（インプリント材）に不均一な応力や歪みが生じないように、型の厚さと基板の厚さとを一致させる技術が提案されている（特許文献１参照）。また、基板上の硬化したインプリント材から型を引き離すのに要する力（離型力）の計測値に応じて、型の裏面及び基板の裏面に圧力を与えることで離型力を小さくする技術も提案されている（特許文献２参照）。

特許第５７２８６０２号公報 特開２０１８－７４１５９号公報

しかしながら、離型工程において、型及び基板のそれぞれの変形量に差がある場合、型と基板との接触領域、即ち、基板上のインプリン材のパターンに不均一な応力や歪みが生じ、かかるパターンの欠陥数が増加してしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板上にインプリント材のパターンを高精度に形成するのに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、型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、前記型に圧力を与えることで前記型を前記基板の側に凸形状に変形させる型変形機構と、前記基板に圧力を与えることで前記基板を前記型の側に凸形状に変形させる基板変形機構と、前記基板上の硬化したインプリント材から前記型を引き離す工程が行われている間の前記型及び前記基板のそれぞれの変形量を計測する計測部と、前記工程が行われている間において、前記計測部で計測された前記変形量に基づいて、前記型の変形量と前記基板の変形量との差が許容範囲に収まるように、前記型変形機構が前記型に与えるべき圧力、及び、前記基板変形機構が前記基板に与えるべき圧力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、基板上にインプリント材のパターンを高精度に形成するのに有利なインプリント装置を提供することができる。

図１は、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。 離型工程における型及び基板のそれぞれの理想的な変形の一例を示す図である。 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。 型変形情報及び基板変形情報の一例を示す図である。 本実施形態における離型工程を詳細に説明するためのフローチャートである。 離型工程における型及び基板のそれぞれの変形の一例を示す図である。 離型工程における型及び基板のそれぞれの変形の一例を示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

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素子、液晶表示素子、磁気記憶媒体などのデバイスの製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置である。インプリント装置１は、型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処理を行う。具体的には、インプリント装置１は、基板上に供給（配置）された未硬化のインプリント材と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型のパターンが転写された硬化物のパターンを形成する。

インプリント材としては、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する材料（硬化性組成物）が使用される。硬化用のエネルギーとしては、電磁波や熱などが用いられる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、具体的には、赤外線、可視光線、紫外線などを含む。

硬化性組成物は、光の照射、或いは、加熱により硬化する組成物である。光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて、非重合性化合物又は溶剤を更に含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。

インプリント材は、スピンコーターやスリットコーターによって基板上に膜状に付与されてもよい。また、インプリント材は、液体噴射ヘッドによって、液滴状、或いは、複数の液滴が繋がって形成された島状又は膜状で基板上に付与されてもよい。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。

基板には、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂などが用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。具体的には、基板は、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどを含む。

本明細書及び添付図面では、基板が配置される面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系で方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転及びＺ軸周りの回転のそれぞれをθＸ、θＹ及びθＺとする。

インプリント装置１は、本実施形態では、インプリント材の硬化法として、光を照射することでインプリント材を硬化させる光硬化法を採用する。インプリント装置１は、図１に示すように、照射部ＩＵと、型保持部ＭＨと、供給部７と、型計測部８と、基板計測部９と、型搬送部１０と、基板搬送部１１と、型変形機構２２と、基板変形機構２４と、ロードセル２６と、制御部２８と、を有する。

照射部ＩＵ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、インプリント材１４を硬化させる光１６（例えば、紫外線）を照射する。照射部ＩＵは、例えば、光１６を発する光源２と、光源２から射出された光をインプリント処理に適切な状態に調整する光学部材１５と、を含む。

型保持部ＭＨは、型３を保持して駆動する機能を有し、ヘッドとも称される。型保持部ＭＨは、例えば、型３を吸着（真空吸着や静電吸着）して保持する型チャック４と、型チャック４（に保持された型３）を駆動する駆動部１７と、を含む。駆動部１７は、アクチュエータなどを含み、型チャック４をＺ方向（鉛直方向）に駆動する機能を有する。また、駆動部１７は、型チャック４をＸＹ平面内で（水平方向に）駆動する機能や型チャック４を傾ける機能を有していてもよい。

型３には、型保持部ＭＨに保持された状態で基板５に対する対向面に、基板５に転写すべき所定のパターンが形成されている。また、型３には、型保持部ＭＨに保持された状態で基板５に対する対向面とは反対側の面に、掘り込まれた凹部からなるキャビティ３ａが形成されている。

型変形機構２２は、型保持部ＭＨに保持された型３に圧力を与えることで型３を基板５の側に凸形状に変形させる。型変形機構２２は、例えば、キャビティ３ａと光透過部材（不図示）とで囲まれる空間（密閉空間）の圧力を調整する圧力調整部を含む。かかる圧力調整部によって、キャビティ３ａと光透過部材とで囲まれる空間の圧力を、外部の圧力よりも高くすることで、型３、詳細には、型３のキャビティ３ａとは反対側の面を、基板５の側に凸形状に変形させることができる。

基板保持部６は、基板５を吸着（真空吸着や静電吸着）して保持し、ＸＹ平面内で駆動する。基板保持部６は、本実施形態では、ＸＹ平面を規定するステージ定盤１２に沿って駆動する。従って、基板保持部６がＸＹ平面内で駆動した際のＺ方向や傾きの基準は、ステージ定盤１２となる。ステージ定盤１２は、マウント１３を介して床に設置されているため、インプリント装置１は、床からの振動の影響を受けにくい構造を有している。なお、基板保持部６は、基板５をＺ方向に駆動する駆動機構やＸＹ軸周りに基板５を回転させる回転機構を含んでいてもよい。

基板変形機構２４は、基板保持部６に保持された基板５に圧力を与えることで基板５を型３の側に凸形状に変形させる。基板５は、本実施形態では、マスタを複製するためのレプリカ用基板であって、基板保持部６に保持された状態で型３に対する対向面とは反対側の面に、掘り込まれた凹部からなるキャビティ５ａが形成されている。基板変形機構２４は、例えば、キャビティ５ａと密閉部材（不図示）とで囲まれる空間（密閉空間）の圧力を調整する圧力調整部を含む。かかる圧力調整部によって、キャビティ５ａと密閉部材とで囲まれる空間の圧力を、外部の圧力よりも高くすることで、基板５、詳細には、基板５のキャビティ５ａとは反対側の面を、型３の側に凸形状に変形させることができる。

型計測部８は、型保持部ＭＨに保持された型３（の表面）までの距離（型３の表面の変位）を計測する。型計測部８は、本実施形態では、基板保持部６に設けられ、型３と型計測部８との間のＺ方向の距離を計測する距離計測器で構成されている。型計測部８が設けられた基板保持部６をＸＹ平面に沿って駆動することで、型計測部８は、型３の表面の各位置（全面）において、型３と型計測部８との間のＺ方向の距離を計測することが可能である。従って、型計測部８は、型３（の表面）の形状や変形量を計測可能な計測部としても機能する。なお、型計測部８は、必ずしも基板保持部６に設けられている必要はなく、型計測部８をＸＹ平面に沿って駆動可能な基板保持部６とは異なる機構に設けられていてもよい。

基板計測部９は、基板保持部６に保持された基板５の下方に設けられ、基板保持部６に保持された基板５（の表面）までの距離（基板５の表面の変位）を計測する。基板計測部９は、基板５と基板計測部９との間のＺ方向の距離を計測する距離計測器で構成されている。また、基板計測部９は、基板計測部９をＸＹ平面に沿って駆動可能な機構に設けられている。基板計測部９が設けられた機構をＸＹ平面に沿って駆動することで、基板計測部９は、基板５の表面の各位置（全面）において、基板５と基板計測部９との間のＺ方向の距離を計測することが可能である。従って、基板計測部９は、基板５（の表面）の形状や変形量を計測可能な計測部（第１計測部）としても機能する。

供給部７は、基板５にインプリント材１４を供給（配置）する機能を有する。供給部７は、例えば、基板上の各ショット領域に対して、インプリント材１４を吐出するディスペンサを含む。供給部７は、基板上の複数のショット領域に対して、各ショット領域にインプリント材１４を個々に供給してもよいし、幾つかのショット領域にインプリント材１４を一括して供給してもよい。また、インプリント装置１が供給部７を有するのではなく、インプリント装置１とは別の装置（スピンコーターなど）によってインプリント材１４が供給された基板５をインプリント装置１に搬入してもよい。

型搬送部１０は、外部からインプリント装置１に型３を搬入したり、インプリント装置１から外部に型３を搬出したりする搬送機構である。基板搬送部１１は、外部からインプリント装置１に基板５を搬入したり、インプリント装置１から外部に基板５を搬出したりする搬送機構である。

ロードセル２６は、型チャック４に設けられている。ロードセル２６は、基板上のインプリント材１４に対する型３の押付力（押印力）を計測する機能を有する。また、ロードセル２６は、型保持部ＭＨの位置を計測する機能も有し、型保持部ＭＨの変位を計測する第２計測部として機能する。

制御部２８は、ＣＰＵやメモリなどを含む情報処理装置（コンピュータ）で構成され、記憶部に記憶されたプログラムに従って、インプリント装置１の各部を統括的に制御してインプリント装置１を動作させる。制御部２８は、インプリント装置１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とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。

制御部２８は、本実施形態では、インプリント処理及びそれに関連する処理を制御する。インプリント処理は、典型的には、供給工程と、接触工程と、充填工程と、硬化工程と、離型工程と、を含む。供給工程は、基板上にインプリント材１４を供給（配置）する工程である。接触工程は、基板上のインプリント材１４と型３とを接触させる工程である。充填工程は、基板上のインプリント材１４と型３とを接触させた状態で、型３のパターンにインプリント材１４を充填させる工程である。硬化工程は、基板上のインプリント材１４と型３とを接触させた状態で、インプリント材１４を硬化させる工程である。離型工程は、基板上の硬化したインプリント材１４から型３を引き離す工程である。例えば、制御部２８は、後で詳細に説明するように、インプリント処理が行われている間、特に、離型工程が行われている間において、型変形機構２２が型３に与える圧力、及び、基板変形機構２４が基板５に与える圧力を制御する。

ここで、従来技術では、型３及び基板５に関して、それぞれのパターン領域を含む周辺の材質、厚さ、キャビティ３ａ及び５ａの大きさ（直径など）などが同じになるようにしている。これにより、図２に示すように、インプリント処理の離型工程において、型３及び基板５のそれぞれの変形量の差が低減され、理想的には、型３の変形量と基板５の変形量とが同じになる。この場合、型３と基板５との接触領域に不均一な応力や歪みが生じることはなく、基板上に形成されるインプリント材１４のパターンの欠陥を低減させることができる。図２は、離型工程における型３及び基板５のそれぞれの理想的な変形の一例を示す図である。

但し、型３や基板５の設計値の変更や製造誤差などに起因して、型３及び基板５の材質、厚さ、キャビティ３ａ及び５ａの大きさなどが一致しない場合がある。このような場合、離型工程において、型３及び基板５のそれぞれの変形量に差が生じるため、型３と基板５との接触領域に不均一な応力や歪みが生じ、基板上に形成されるインプリント材１４のパターンの欠陥が増加してしまう。

そこで、本実施形態では、型３や基板５の設計値の変更や製造誤差などがある場合であっても、離型工程における型３及び基板５のそれぞれの変形量の差を低減し、基板上に形成されるインプリント材１４のパターンの欠陥を抑制するための技術を提供する。具体的には、離型工程が行われている間において、型３の変形量と基板５との差が許容範囲に収まるように、型変形機構２２が型３（のキャビティ３ａ）に与えるべき圧力、及び、基板変形機構２４が基板５（のキャビティ５ａ）に与えるべき圧力を制御する。

図３を参照して、本実施形態におけるインプリント処理（インプリント方法）について説明する。かかるインプリント処理は、上述したように、制御部２８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。

Ｓ３０２において、型変形機構２２によって型３に与えられる圧力と型３の変形量との関係を示す型変形情報を取得する。具体的には、型変形機構２２から型３のキャビティ３ａに与える圧力を変更しながら（即ち、キャビティ３ａに複数の圧力値を与えながら）、型計測部８で、型３の表面の各位置において、型３と型計測部８との間のＺ方向の距離を計測する。これにより、図４に示すように、型３に与えられる圧力（キャビティ圧）と型３の変形量との関係を示す型変形情報が取得される。このようにして取得された型変形情報は、データベースとして、制御部２８のメモリ、或いは、インプリント装置１が備える記憶部に記憶される。

Ｓ３０４において、基板変形機構２４によって基板５に与えられる圧力と基板５の変形量との関係を示す基板変形情報を取得する。具体的には、基板変形機構２４から基板５のキャビティ５ａに与える圧力を変更しながら（即ち、キャビティ５ａに複数の圧力値を与えながら）、基板計測部９で、基板５の表面の各位置において、基板５と基板計測部９との間のＺ方向の距離を計測する。これにより、図４に示すように、基板５に与えられる圧力（キャビティ圧）と基板５の変形量との関係を示す基板変形情報が取得される。このようにして取得された基板変形情報は、データベースとして、制御部２８のメモリ、或いは、インプリント装置１が備える記憶部に記憶される。

本実施形態では、Ｓ３０２及びＳ３０４は、インプリント処理を開始した後、基板上にインプリント材１４を供給する供給工程や基板上のインプリント材１４と型３とを接触させる接触工程の前に行うことを想定している。但し、インプリント処理を開始する前に、型変形情報及び基板変形情報を予め取得して、制御部２８のメモリ、或いは、インプリント装置１が備える記憶部に記憶させておいてもよい。なお、本実施形態において、制御部２８は、型変形情報及び基板変形情報を取得する取得部として機能する。

Ｓ３０６において、基板上にインプリント材１４を供給する供給工程を行う。具体的には、基板上のショット領域（これからインプリント処理が行われる対象ショット領域）に対して、供給部７からインプリント材１４を供給する。但し、基板上の対象ショット領域を含む複数のショット領域に対してインプリント材１４が一括して供給されている場合には、この工程（Ｓ３０６）は不要である。また、インプリント装置１とは別の装置によって基板上の対象ショット領域に対してインプリント材１４が供給されている場合にも、この工程（Ｓ３０６）は不要である。

Ｓ３０８において、型３と基板上のインプリント材１４とを接触させる接触工程を行う。具体的には、型３及び基板５のそれぞれに対して、型変形機構２２及び基板変形機構２４からキャビティ圧を与えて互いの側に凸形状に変形させた状態で、型３と基板上のインプリント材１４とを接触させる。そして、型３及び基板５のそれぞれに対して、型変形機構２２及び基板変形機構２４から与えているキャビティ圧を徐々に小さくすることで、型３の全面を基板上のインプリント材１４に接触させる。

Ｓ３１０において、基板上のインプリント材１４と型３とを接触させた状態で、型３のパターンにインプリント材１４を充填させる充填工程を行う。具体的には、型３のパターンにインプリント材１４が充填されるまで、型３の全面を基板上のインプリント材１４に接触させた状態を維持する。

Ｓ３１２において、基板上のインプリント材１４を硬化させる硬化工程を行う。具体的には、基板上のインプリント材１４と型３とを接触させた状態で、インプリント材１４に対して照射部ＩＵから光１６を照射して、基板上のインプリント材１４を硬化させる。

Ｓ３１４において、基板上の硬化したインプリント材１４から型３を引き離す離型工程を行う。これにより、基板上に硬化したインプリント材１４のパターンが形成される。

以下、図５を参照して、本実施形態における離型工程を具体的に説明する。図５は、本実施形態における離型工程（Ｓ３１４）を詳細に説明するためのフローチャートである。

Ｓ５０２において、基板上の硬化したインプリント材１４から型３を引き離すために、型３を保持している型保持部ＭＨを上昇させる。型保持部ＭＨを上昇させることで、型３と基板５のそれぞれが互いの側に凸形状に変形しながら離型工程が進行することになる。

Ｓ５０４において、型３及び基板５のそれぞれの変形量を計測する。本実施形態では、基板計測部９で、離型工程を行っている間における基板５と基板計測部９との間のＺ方向の距離（基板５の表面の変位）を計測することで、基板５の変形量を求める。ここで、基板５の変形量をＺ１とする。また、ロードセル２６で、離型工程を行っている間における型保持部ＭＨの位置の変動（変位）、即ち、型保持部ＭＨの上昇量（接触工程で型３の全面がインプリント材１４に接触した時点と、離型工程のある時点との間での型保持部ＭＨの上昇量）を計測する。そして、ロードセル２６で計測された型保持部ＭＨの上昇量（変位）と、基板計測部９で計測された基板５と基板計測部９との間のＺ方向の距離（基板５の変形量）との差から、型３の変形量を求める。ここで、型保持部ＭＨの上昇量（変位量）をＺとすると、型３の変形量Ｚ２は、Ｚ－Ｚ１で求められる。

Ｓ５０６において、Ｓ５０４で計測された型３及び基板５のそれぞれの変形量に基づいて、型変形機構２２が型３に与えるべき圧力、及び、基板変形機構２４が基板５に与えるべき圧力を制御する。本実施形態では、離型工程が行われている間において、型３の変形量と基板５の変形量との差が許容範囲に収まるように、型変形機構２２が型３に与えるべき圧力、及び、基板変形機構２４が基板５に与えるべき圧力を制御する。なお、理想的には、型３の変形量と基板５の変形量とが同じになるように、型変形機構２２が型３に与えるべき圧力、及び、基板変形機構２４が基板５に与えるべき圧力を制御するとよい。

例えば、Ｓ５０４で計測された型３及び基板５のそれぞれの変形量と、Ｓ３０２で取得された型変形情報とに基づいて、型変形機構２２が型３に与えるべき圧力を決定する。具体的には、型３の変形量と基板５の変形量との差に対応する変形量の変形が型３に生じるように、型変形機構２２が型３に与えるべき圧力を決定し、かかる圧力が型３に与えられるように、型変形機構２２を制御する。ここで、型３の変形量Ｚ２と基板５の変形量Ｚ１との差ΔＺは、Ｚ１－Ｚ２で求められるため、図４に示す型変形情報の傾きをＡとすると、型３に対して圧力ΔＺ／Ａが与えられるように、型変形機構２２を制御する。

また、Ｓ５０４で計測された型３及び基板５のそれぞれの変形量と、Ｓ３０４で取得された基板変形情報とに基づいて、基板変形機構２４が基板５に与えるべき圧力を決定してもよい。具体的には、型３の変形量と基板５の変形量との差に対応する変形量の変形が基板５に生じるように、基板変形機構２４が基板５に与えるべき圧力を決定し、かかる圧力が基板５に与えられるように、基板変形機構２４を制御してもよい。ここで、型３の変形量Ｚ２と基板５の変形量Ｚ１との差ΔＺは、Ｚ１－Ｚ２で求められるため、図４に示す基板変形情報の傾きをＢとすると、基板５に対して圧力ΔＺ／Ｂが与えられるように、基板変形機構２４を制御する。

このように、離型工程が行われている間において、型３の変形量と基板５の変形量との差に対応する変形量の変形が、型３及び基板５のいずれか一方に生じるように、型変形機構２２又は基板変形機構２４を制御すること（Ｓ５０２乃至Ｓ５０６）を繰り返す。例えば、図６（ａ）に示すように、離型工程において、基板５の変形量が型３の変形量よりも大きい場合を考える。この場合、図６（ｂ）に示すように、型３の変形量と基板５の変形量との差に対応する変形量の変形が型３に生じるように、型変形機構２２から型３のキャビティ３ａに圧力（正圧）を与える。また、図６（ｃ）に示すように、型３の変形量と基板５の変形量との差に対応する変形量の変形が基板５に生じるように、基板変形機構２４から基板５のキャビティ５ａに圧力（負圧）を与えてもよい。これにより、離型工程における型３及び基板５のそれぞれの変形量の差を低減して、許容範囲に収めることができる。従って、本実施形態では、離型工程において、型３と基板５との接触領域に不均一な応力や歪みが生じることなく、基板上に形成されるインプリント材１４のパターンの欠陥が抑制されるため、インプリント材１４のパターンを高精度に形成するのに有利である。

ここで、型３の厚さに対して基板５の厚さが非常に薄い場合を考える。この場合、例えば、離型工程において、型変形機構２２から型３に圧力を与えることで、型３の変形量と基板５の変形量との差を許容範囲に収めようとすると、型３（のキャビティ３ａ）に対して大きな圧力を与える必要があるため、型３を破損する可能性がある。このような場合には、型３及び基板５のいずれか一方に圧力を与えるのではなく、型３及び基板５の両方に圧力を与えることで、型３の変形量と基板５の変形量との差を許容範囲に収めるとよい。

そこで、離型工程が行われている間（Ｓ５０６）において、型３の変形量と基板５の変形量との差を許容範囲に収めるための変形が、型３及び基板５の両方に生じるように、型変形機構２２及び基板変形機構２４を制御する。

例えば、Ｓ５０４で計測された型３及び基板５のそれぞれの変形量と、Ｓ３０２及びＳ３０４のそれぞれで取得された型変形情報及び基板変形情報とに基づいて、型変形機構２２及び基板変形機構２４のそれぞれが型３及び基板５に与えるべき圧力を決定する。具体的には、型３の変形量と基板５の変形量との平均の変形量と、型３の変形量との差に対応する変形量の変形が型３に生じるように、型変形機構２２が型３に与えるべき圧力を決定し、かかる圧力が型３に与えられるように、型変形機構２２を制御する。更に、型３の変形量と基板５の変形量との平均の変形量と、基板５の変形量との差に対応する変形量の変形が基板５に生じるように、基板変形機構２４が基板５に与えるべき圧力を決定し、かかる圧力が基板５に与えられるように、基板変形機構２４を制御する。換言すれば、型３及び基板５のそれぞれに生じる変形量が、型３の変形量と基板５の変形量との平均の変形量となるように、型変形機構２２及び基板変形機構２４の両方を制御する。ここで、型３の変形量Ｚ２と基板５の変形量Ｚ１との平均の変形量をＺ３（＝（Ｚ１＋Ｚ２）／２）とし、図４に示す型変形情報の傾きをＡとすると、型３に対して圧力（Ｚ３－Ｚ２）／Ａが与えられるように、型変形機構２２を制御する。更に、図４に示す基板変形情報の傾きをＢとすると、基板５に対して圧力（Ｚ３－Ｚ１）／Ｂが与えられるように、基板変形機構２４を制御する。

このように、型３の変形量と基板５の変形量との平均の変形量と、型３及び基板５のそれぞれの変形量との差に対応する変形量の変形が型３及び基板５に生じるように、型変形機構２２又は基板変形機構２４を制御する。かかる制御を、離型工程が行われている間、繰り返す。例えば、図７（ａ）に示すように、離型工程において、基板５の変形量が型３の変形量よりも大きい場合を考える。この場合、図７（ｂ）に示すように、型３の変形量と基板５の変形量との平均の変形量と、型３の変形量との差に対応する変形量の変形が型３に生じるように、型変形機構２２から型３のキャビティ３ａに圧力（正圧）を与える。更に、型３の変形量と基板５の変形量との平均の変形量と、基板５の変形量との差に対応する変形量の変形が基板５に生じるように、基板変形機構２４から基板５のキャビティ５ａに圧力（負圧）を与える。これにより、離型工程における型３及び基板５のそれぞれの変形量の差を低減して、許容範囲に収めることができる。従って、離型工程において、型３と基板５との接触領域に不均一な応力や歪みが生じることなく、基板上に形成されるインプリント材１４のパターンの欠陥が抑制されるため、インプリント材１４のパターンを高精度に形成するのに有利である。

インプリント装置１を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは、各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型などである。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭなどの揮発性又は不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡなどの半導体素子などが挙げられる。型としては、インプリント用のモールドなどが挙げられる。

硬化物のパターンは、上述の物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入などが行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図８（ａ）に示すように、絶縁体などの被加工材が表面に形成されたシリコンウエハなどの基板を用意し、続いて、インクジェット法などにより、被加工材の表面にインプリント材を付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材が基板上に付与された様子を示している。

図８（ｂ）に示すように、インプリント用の型を、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材に向け、対向させる。図８（ｃ）に示すように、インプリント材が付与された基板と型とを接触させ、圧力を加える。インプリント材は、型と被加工材との隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型を介して照射すると、インプリント材は硬化する。

図８（ｄ）に示すように、インプリント材を硬化させた後、型と基板を引き離すと、基板上にインプリント材の硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凸部が硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材に型の凹凸のパターンが転写されたことになる。

図８（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材の表面のうち、硬化物がない、或いは、薄く残存した部分が除去され、溝となる。図８（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材の表面に溝が形成された物品を得ることができる。ここでは、硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子などに含まれる層間絶縁用の膜、即ち、物品の構成部材として利用してもよい。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：インプリント装置 ３：型 ５：基板 ８：型計測部 ９：基板計測部 ２２：型変形機構 ２４：基板変形機構 ２６：ロードセル ２８：制御部

Claims (10)

1. 型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、
   前記型に圧力を与えることで前記型を前記基板の側に凸形状に変形させる型変形機構と、
   前記基板に圧力を与えることで前記基板を前記型の側に凸形状に変形させる基板変形機構と、
   前記基板上の硬化したインプリント材から前記型を引き離す工程が行われている間の前記型及び前記基板のそれぞれの変形量を計測する計測部と、
   前記工程が行われている間において、前記計測部で計測された前記変形量に基づいて、前記型の変形量と前記基板の変形量との差が許容範囲に収まるように、前記型変形機構が前記型に与えるべき圧力、及び、前記基板変形機構が前記基板に与えるべき圧力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. 前記制御部は、前記工程が行われている間において、前記型の変形量と前記基板の変形量とが同じになるように、前記型変形機構が前記型に与えるべき圧力、及び、前記基板変形機構が前記基板に与えるべき圧力を制御する、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. 前記型変形機構によって前記型に与えられる圧力と前記型の変形量との関係を示す型変形情報、及び、前記基板変形機構によって前記基板に与えられる圧力と前記基板の変形量との関係を示す基板変形情報を取得する取得部を更に有し、
   前記制御部は、
   前記計測部で計測された前記型及び前記基板のそれぞれの変形量と、前記取得部で取得された前記型変形情報とに基づいて、前記工程が行われている間において、前記型変形機構が前記型に与えるべき圧力を決定し、
   前記計測部で計測された前記型及び前記基板のそれぞれの変形量と、前記取得部で取得された前記基板変形情報とに基づいて、前記工程が行われている間において、前記基板変形機構が前記基板に与えるべき圧力を決定する、
   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. 前記取得部は、
   前記型変形機構から前記型に与える圧力を変更しながら、前記型の変形量を計測することで、前記型変形情報を取得し、
   前記基板変形機構から前記基板に与える圧力を変更しながら、前記基板の変形量を計測することで、前記基板変形情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
5. 前記制御部は、前記計測部で計測された前記型の変形量と前記計測部で計測された前記基板の変形量との差に対応する変形量の変形が前記型に生じるように、前記型変形機構が前記型に与えるべき圧力を制御する、ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
6. 前記制御部は、前記計測部で計測された前記型の変形量と前記計測部で計測された前記基板の変形量との差に対応する変形量の変形が前記基板に生じるように、前記基板変形機構が前記基板に与えるべき圧力を制御する、ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
7. 前記制御部は、
   前記計測部で計測された前記型の変形量と前記計測部で計測された前記基板の変形量との平均の変形量と、前記計測部で計測された前記型の変形量との差に対応する変形量の変形が前記型に生じるように、前記型変形機構が前記型に与えるべき圧力を決定し、
   前記平均の変形量と、前記計測部で計測された前記基板の変形量との差に対応する変形量の変形が前記基板に生じるように、前記基板変形機構が前記基板に与えるべき圧力を決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
8. 前記型を保持して駆動する型保持部を更に有し、
   前記計測部は、
   前記基板の下方に設けられ、前記基板の表面の変位を計測する第１計測部と、
   前記型保持部の変位を計測する第２計測部と、を含み、
   前記工程が行われている間に前記第１計測部で計測された前記基板の表面の変位から前記基板の変形量を求め、
   前記工程が行われている間に前記第２計測部で計測された前記型保持部の変位と、前記工程が行われている間に前記第１計測部で計測された前記基板の表面の変位との差から前記型の変形量を求める、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
9. 型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方法であって、
   前記基板上の硬化したインプリント材から前記型を引き離す工程が行われている間の前記型及び前記基板のそれぞれの変形量を計測する第１工程と、
   前記工程が行われている間において、前記第１工程で計測された前記変形量に基づいて、前記型の変形量と前記基板の変形量との差が許容範囲に収まるように、前記型を前記基板の側に凸形状に変形させるために前記型に与えるべき圧力、及び、前記基板を前記型の側に凸形状に変形させるために前記基板に与えるべき圧力を制御する第２工程と、
   を有することを特徴とするインプリント方法。
10. 請求項９に記載のインプリント方法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が形成された前記基板を処理する工程と、
    処理された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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