インプリント装置、それを用いた物品の製造方法
【課題】型と基板上の樹脂との重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供する。
【解決手段】インプリント方法は、基板を保持面上に保持する保持工程と、パターンが形成されている前記基板上の基板側パターン領域の形状を変形させる変形工程と、変形させた基板側パターン領域上の樹脂と、型とを接触させる接触工程と、樹脂を硬化させる硬化工程と、接触している樹脂と型とを離す離型工程とを備える。変形工程において、基板側パターン領域に対応した基板の裏面と保持面との間に働く最大静止摩擦力よりも大きな変形力を基板の表面に沿う方向に作用させる。
【解決手段】インプリント方法は、基板を保持面上に保持する保持工程と、パターンが形成されている前記基板上の基板側パターン領域の形状を変形させる変形工程と、変形させた基板側パターン領域上の樹脂と、型とを接触させる接触工程と、樹脂を硬化させる硬化工程と、接触している樹脂と型とを離す離型工程とを備える。変形工程において、基板側パターン領域に対応した基板の裏面と保持面との間に働く最大静止摩擦力よりも大きな変形力を基板の表面に沿う方向に作用させる。
【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】
ここで、インプリント処理が施される基板は、一連の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ることで、基板全体が拡大または縮小し、平面内で直交する２軸方向でパターンの形状（サイズ）が変化する場合がある。したがって、インプリント装置では、型と基板上の樹脂とを押し付けるに際し、基板上に形成されている基板側パターンの形状と型に形成されているパターン部の形状とを合わせる必要がある。このような形状補正（倍率補正）は、従来の露光装置であれば、基板の倍率に合わせて投影光学系の縮小倍率を変更したり、基板ステージの走査速度を変更したりすることで露光処理時の各ショットサイズを変化させて対応可能である。しかしながら、インプリント装置では、投影光学系がなく、また型と基板上の樹脂とが直接接触するため、このような補正を実施することが難しい。そこで、インプリント装置では、型の側面から外力を与えたり、型を加熱して膨張させたりすることで、型を物理的に変形させる形状補正機構（倍率補正機構）を採用している。
【０００４】
例えば、このインプリント装置を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。このとき、ＩＴＲＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）によれば、重ね合わせ精度は、６．４ｎｍとなる。したがって、これに対応するためには、形状補正も数ｎｍ以下の精度で実施する必要がある。その一方で、インプリント装置に用いられる型（パターン部）も、以下のような原因で歪曲が発生する可能性がある。例えば、型は、製作時にはパターン面が上向きであるのに対し、使用時（押し付け時）にはパターン面が下向きとなる。したがって、使用時には重力の影響などによりパターン部が変形する可能性がある。また、パターン部は、一般に電子ビームなどを用いる描画装置により形成されるが、この形成の際にも、描画装置の光学系の歪曲収差などに起因して歪曲が生じる可能性がある。さらに、パターン部が歪曲なしで製作できたとしても、基板側パターンに歪曲が生じていれば、重ね合わせ精度に影響が出る。そこで、このような型の歪曲（変形）を抑制し、重ね合わせ精度を改善するためのものとして、特許文献１は、保持温度制御手段により型や基板の温度を制御し、型または基板に所望の熱変形を発生させて形状を補正するパターン形成装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５９９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のインプリント装置では、基板は、ウエハチャックなどの基板保持部に底面を拘束されつつ保持されている。したがって、特許文献１に示す温度制御で基板に熱変形を発生させても、パターン部の形状に対して基板側パターンの形状を十分に変化させることが難しい。そこで、型の形状補正に加え、この型の形状に対して基板（基板側パターンを含む）の形状補正も容易に実施することで、型と基板上の樹脂との重ね合わせ精度を向上させることができるような装置が望まれる。
【０００７】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば、型と基板上の樹脂との重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、型に形成されたパターンを基板上の樹脂に転写するインプリント方法であって、基板を保持面上に保持する保持工程と、基板上に形成されている基板側パターンの形状を変形させる変形工程と、変形させた基板側パターン上の樹脂と、型とを接触させる接触工程と、樹脂を硬化させる硬化工程と、接触している樹脂と型とを離す離型工程と、を備え、変形工程において、基板側パターンの裏面と保持面との間に働く最大静止摩擦力よりも大きな変形力を基板の表面に沿う方向に作用させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、型と基板上の樹脂との重ね合わせ精度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】
【００１０】
【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実施形態に係るウエハステージの構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係る動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図５】第３実施形態に係るウエハステージの構成を示す図である。
【図６】第４実施形態に係る動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図７】第４実施形態に係る光の照射量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
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、本実施形態に係るインプリント装置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、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転写する装置である。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５と、制御部６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７に対して紫外線８を照射する。この光照射部２は、光源９と、この光源９から照射された紫外線８をインプリントに適切な光に調整するための光学素子１０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。さらに、光照射部２は、光源９とは別に、ウエハ１１を加熱するため光を照射する加熱機構（基板変形機構）としての加熱用光源５０を含む。この加熱用光源５０が照射する光は、赤外線
などの光硬化性を有する樹脂が感光しない波長領域の光である。また、加熱機構は、所定の照射量分布の光を形成する調整器を含む。本実施形態では、加熱用光源５０と調整器が一体であるものとして説明する。調整器は、加熱用光源５０と別体として設けてもよく、例えば、加熱用光源５０からの光が照射される領域に配置された複数の液晶素子を含む液晶デバイスや、光が照射される領域に配置された複数のミラーを含むミラーデバイスを用いてもよい。ミラーデバイスは、デジタルミラーデバイスもしくはマイクロミラーデバイスと称される場合もある。液晶デバイスは、複数の液晶素子に印加する電圧を個別に調整することで所定の照射量分布を形成可能であり、ミラーデバイスは、複数のミラーの面方向を個別に調整することで所定の照射量分布を形成可能である。
【００１３】
モールド７は、外周形状が矩形であり、ウエハ１１に対する面に３次元状に凹凸パターン（例えば、回路パターンなど）が形成されたパターン部７ａを含む。また、モールド７の材質は、石英など紫外線８を透過させることが可能な材料である。さらに、モールド７は、紫外線８が照射される面に、モールド７の変形を容易とするためのキャビティ（凹部）７ｂを有する形状としてもよい。このキャビティ７ｂは、円形の平面形状を有し、厚み（深さ）は、モールド７の大きさや材質により適宜設定される。また、後述するモールド保持機構３内の開口領域１７に、この開口領域１７の一部とキャビティ７ｂとで囲まれる空間１２を密閉空間とする光透過部材１３を設置し、不図示の圧力調整装置により空間１２内の圧力を制御する構成もあり得る。例えば、モールド７とウエハ１１上の樹脂１４との押し付けに際し、圧力調整装置により空間１２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７ａは、ウエハ１１に向かい凸形に撓み、樹脂１４に対してパターン部７ａの中心部から接触する。これにより、パターン部７ａと樹脂１４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７ａの凹凸部に樹脂１４を隅々まで充填させることができる。
【００１４】
モールド保持機構３は、まず、真空吸着力や静電吸着力によりモールド７を引き付けて保持するモールドチャック１５と、このモールドチャック１５を保持し、モールド７（モールドチャック１５）を移動させるモールド駆動機構１６とを有する。モールドチャック１５およびモールド駆動機構１６は、光照射部２の光源９から照射された紫外線８がウエハ１１に向けて照射されるように、中心部（内側）に開口領域１７を有する。さらに、モールド保持機構３は、モールドチャック１５におけるモールド７の保持側に、モールド７の側面に外力または変位を与えることによりモールド７（パターン部７ａ）の形状を補正する倍率補正機構（型変形機構）１８を有する。この倍率補正機構１８は、モールド７の形状を変形させることで、予めパターンが形成されている基板上の領域（基板側パターン領域）５３の形状に対して、モールド７に形成されているパターン部７ａの形状を合わせる。なお、倍率補正機構１８は、基板側パターン領域５３の形状に対してパターン部７ａの形状を一致させることが困難であれば、双方の形状を近づける（形状差を低減する）ようにしてもよい。基板側パターン領域５３は１つだけ図示されているが、ウエハ１１上には複数の基板側パターン領域が形成されている。
【００１５】
モールド駆動機構１６は、モールド７とウエハ１１上の樹脂１４との接触、または引き離し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。このモールド駆動機構１６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またはエアシリンダがある。また、モールド７の高精度な位置決めに対応するために、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。さらに、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向、またはθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置調整機能や、モールド７の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。なお、インプリント装置１における接触および引き離し動作は、上述のようにモールド７をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、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１１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７に形成されたパターン部７ａにより成形される紫外線硬化樹脂（以下「樹脂」という）１４が塗布される。
【００１７】
ウエハステージ４は、ウエハ１１を保持し、モールド７とウエハ１１上の樹脂１４とを接触させる前もしくは接触中に、モールド７と樹脂１４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１１を保持する保持面が形成されたウエハチャック（基板保持部）１９と、このウエハチャック１９を機械的手段により保持し、ＸＹ平面内で移動可能とするステージ駆動機構２０とを有する。図２は、本実施形態のウエハチャック１９と、その周辺部の構成を示す概略断面図である。このウエハチャック１９は、ウエハ１１の裏面を吸着保持するための複数の吸着部５１を備える。この吸着部５１としては、例えば、図２に示すように３つの吸着部５１ａ〜５１ｂとし得る。これらの吸着部５１ａ〜５１ｃは、それぞれ上記とは別の圧力調整装置５２に接続されており、基板側パターン領域５３を含む領域に対応したウエハ１１の裏面とウエハチャック１９の表面との間の摩擦力を調整する摩擦力調整機構として機能する。この圧力調整装置５２は、ウエハ１１と吸着部５１との間の圧力を減圧するよう調整し、吸着力を発生させることでウエハ１１をチャック面上に保持しつつ、さらに各吸着部５１ａ〜５１ｃにてそれぞれ独立して圧力値（吸着力）を変更可能とする。なお、吸着部５１の分割数は、３つに限定するものではなく、任意の数でよい。また、ウエハチャック１９は、その表面上にモールド７をアライメントする際に利用する基準マーク２１を有する。
【００１８】
ステージ駆動機構２０は、アクチュエータとして、例えばリニアモータを採用し得る。ステージ駆動機構２０も、Ｘ軸および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。さらに、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、ウエハ１１のθ方向の位置調整機能、またはウエハ１１の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。
【００１９】
塗布部５は、ウエハ１１上に樹脂（未硬化樹脂）１４を塗布する。ここで、この樹脂１４は、紫外線８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５の吐出ノズルから吐出される樹脂１４の量も、ウエハ１１上に形成される樹脂１４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。
【００２０】
制御部６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６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６は、少なくとも光照射部２、ウエハステージ４、および圧力調整装置５２の動作を制御する。なお、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の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。
【００２１】
また、インプリント装置１は、例えばウエハアライメントとして、ウエハ１１上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軸およびＹ軸の各方向への位置ずれを計測するアライメント計測系２２を備える。また、インプリント装置１は、ウエハステージ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とを備える。さらに、インプリント装置１は、共に不図示であるが、モールド７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と、ウエハ１１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とを備える。
【００２２】
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６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１１を載置させ、ウエハチャック１９の保持面上にウエハ１１を保持させ（保持工程）、ウエハステージ４を塗布部５の塗布位置へ移動させる。その後、塗布部５は、塗布工程として基板側パターン領域（ショット領域）５３に樹脂１４を塗布する。次に、制御部６は、ウエハ１１上の基板側パターン領域５３がモールド７に形成されたパターン部７ａ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６は、モールド駆動機構１６を駆動させ、基板側パターン領域上の樹脂１４にモールド７を押し付けて（押型工程）、両者を接触させる（接触工程）。この接触により、樹脂１４は、パターン部７ａの凹凸部に充填される。この状態で、光照射部２は、硬化工程としてモールド７の背面（上面）から紫外線８を照射し、モールド７を透過した紫外線８により樹脂１４を硬化させる。そして、樹脂１４が硬化した後、制御部６は、モールド駆動機構１６を再駆動させ、モールド７を樹脂１４から引き離す（離型工程）。これにより、ウエハ１１上の基板側パターン領域５３の表面には、パターン部７ａの凹凸部に倣った３次元形状の樹脂１４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の駆動により基板側パターン領域５３を変更しつつ複数回実施することで、１枚のウエハ１１上に複数の樹脂１４のパターンを成形することができる。
【００２３】
ここで、ウエハ１１上にて、ある所定のショットに対してパターンを成形する際のウエハチャック１９による吸着制御について説明する。図３は、上記押型工程から硬化工程までに特化したインプリント装置１の動作シーケンスを示すフローチャートである。また、このときの処理対象となるショットは、図２に示すようにウエハ１１の中心部に位置し、この位置は、ウエハチャック１９に設置された吸着部５１ｂが対応するものとする。この場合、まず、制御部６は、パターン部７ａおよびウエハ１１の形状補正を実施する前に、圧力調整装置５２により、吸着部５１ａ、５１ｃの吸着力を維持しつつ、吸着部５１ｂの吸着力だけを低下させる（ステップＳ１００）。例えば、このときの吸着部５１ｂの吸着圧は、大気圧でもよいし、または、吸着部５１ａ、５１ｃの吸着力よりも低ければ、大気圧以下でもよい。また、予め、加熱用光源５０からの光の照射量の調整範囲が設定されている場合も想定される。この場合、ウエハ１１の裏面と吸着部５１ｂとの間に働く最大静止摩擦力Ｆよりも基板側パターン領域５３に作用するウエハ１１の表面に沿う方向の熱変形力Ｗが大きくなるように吸着部５１ｂの吸着圧を設定すればよい。照射量に応じて決まる基板側パターン領域５３の温度上昇をΔＴ、熱膨張率をα、弾性率をＥとすると、熱応力σ≒α・Ｅ・ΔＴで表すことができ、この熱応力σと断面積Ｓに応じた熱変形力Ｗが作用する。最大静止摩擦係数をμ、吸着圧に応じた垂直方向の力をＮとすると、最大静止摩擦力Ｆ＝μ・Ｎで表すことができる。つまり、Ｆ＜Ｗの関係を満たすようにすればよい。なお、吸着部５１ｂで保持されるウエハ１１上の領域は、少なくとも予めパターンが形成されているウエハ上の基板側パターン領域５３を含む領域であればよい。次に、制御部６は、アライメント計測系２２により、モールド７およびウエハ１１のＸ軸およびＹ軸の各方向のそれぞれの位置を検出させる（第１アライメント計測：ステップＳ１０１）。続いて、制御部６は、パターン部７ａと基板側パターン領域５３との形状の差に関する情報を取得する（取得工程）。ただし、ウエハ１１に形成された基板側パターン領域５３の形状のみを補正したい場合には、基板側パターン領域５３の形状に関する情報のみを取得してもよい。そして、制御部６は、ステップＳ１０１における計測結果に基づいて、パターン部７ａと基板側パターン領域５３との位置ずれに対する補正量を算出する。次に、制御部６は、光照射部２の加熱用光源５０から光を照射させることでウエハ１１を加熱する（変形工程：ステップＳ１０２）。また、制御部６は、倍率補正機構１８を動作させて変位を入力することで（型変形工程：ステップＳ１０３）、パターン部７ａおよび基板側パターン領域５３の形状を補正させる。上述のように基板側パターン領域５３に対応したウエハ１１の裏面と保持面との間に働く最大静止摩擦力を低下させているため、ウエハ１１の表面に沿う方向において、ウエハに対して最大静止摩擦力Ｆよりも大きな熱変形力を作用させることができる。また、照射量分布をもつ光を基板側パターン領域５３に照射することによって、基板側パターン領域５３に温度分布を付与し、様々な成分の形状補正が可能となる。例えば、算出した補正量のうち、低次の成分（例えば台形形状の成分）をウエハ加熱により補正し、高次の成分を変位入力により補正することで、好適にパターン部７ａと基板側パターン領域５３の形状を合わせることができる。この補正により、パターン部７ａの形状と基板側パターン領域５３の形状とを合わせた後、制御部６は、圧力調整装置５２により吸着部５１ｂの吸着圧を再度減圧させ、吸着部５１ｂの吸着力を吸着部５１ａ、５１ｃの吸着力と同等にまで戻す（ステップＳ１０４）。次に、制御部６は、アライメント計測系２２により、モールド７およびウエハ１１のＸ軸、Ｙ軸の各方向のそれぞれの位置を再度計測させる（第２アライメント計測：ステップＳ１０５）。ここで、制御部６は、位置ずれがあると判断した場合には、モールド駆動機構１６またはステージ駆動機構２０を駆動させて、モールド７およびウエハ１１の位置調整を実施する（ステップＳ１０６）。そして、制御部６は、次工程である硬化工程に移行する。
【００２４】
なお、ステップＳ１００での吸着部５１ｂの吸着力を低下させる工程の開始は、ステップＳ１０１での第１アライメント計測の前に限らず、この第１アライメント計測の後としてもよい。吸着部５１ｂの吸着力を低下させる工程は、基板を加熱する変形工程よりも前に、もしくは変形工程の間に行われることが好ましい。また、ステップＳ１０２では、ウエハ１１上の基板側パターン領域５３の形状補正を、加熱用光源５０からの光の照射による加熱により実施しているが、本発明は、これに限定するものではない。例えば、加熱用光源５０に換わる基板変形機構として、別途設置される外力付加機構により、ウエハ１１に対して平面方向の外力または変位を直接入力することで、基板側パターン領域５３の形状補正を実施する構成としてもよい。さらに、ステップＳ１０３でのモールド７に対する変位入力は、実施することなく、例えば、ステップＳ１０２でのウエハ１１の加熱による形状補正のみを実施することで、基板側パターン領域５３の形状をパターン部７ａの形状に一致させてもよい。なお、ステップＳ１０２とステップＳ１０３とは、その順序が逆でもよく、または同時でもよい。また、吸着部５１ｂの吸着力を元に戻す工程は、変形工程よりも後で、かつ、離型工程よりも前に行われることが好ましい。
【００２５】
このように、インプリント装置１では、例えば押型工程から硬化工程までの一時の間にて、吸着部５１ｂの吸着力を低下させることで、吸着部５１ｂと、基板側パターン領域５３を少なくとも含むウエハ１１の裏面との間の摩擦力を低減させる。すなわち、光照射部２の加熱用光源５０により基板側パターン領域５３を熱変形させている間は、その部分では熱変形させていない間よりもウエハチャック１９との摩擦力が低減されているため、基板側パターン領域５３を効率的に熱変形させることができる。言い換えると、照射量を不要に大きくすることなく熱変形させることができるため、周辺の部材の不要な温度上昇を抑え、モールド７とウエハ１１上の樹脂１４との重ね合わせ精度への影響を抑えることができる。さらに、このとき、他の吸着部５１ａ、５１ｃの吸着力は、維持されたままであるため、ウエハ１１は、この熱変形を受けてもウエハチャック１９上にて強固に吸着され、ウエハ１１全体のずれが抑えられる。なお、熱変形させている間に常時摩擦力を低減させる必要はなく、熱変形させている間の少なくとも一部の期間に摩擦力を低減させてもよい。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、モールド７とウエハ１１上の樹脂１４との重ね合わせ精度の改善に有利なインプリント装置１を提供することができる。
【００２７】
（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。本実施形態のインプリント装置では、装置構成を第１実施形態と同一とし、押型工程から硬化工程までの動作シーケンスを変更する。図４Ａおよび４Ｂは、本実施形態に係る押型工程から硬化工程までに特化したインプリント装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。まず、図４Ａに示す例では、制御部６は、押型工程後に、図３に示す第１実施形態に係る動作シーケンスにおけるステップＳ１０３のモールド７に対する変位入力を、ステップＳ１０５の第２アライメント計測の後に実施させる（ステップＳ２０５）。ここで、ステップＳ２０１でのアライメント計測を第１アライメント計測とすると、図３のステップＳ１０５に対応する工程が、図４Ａにおける第２アライメント計測（ステップＳ２０４）である。この場合、制御部６は、ステップＳ２０５の後、第２アライメント計測と同様の第３アライメント計測を再度実施させる（ステップＳ２０６）。なお、この第３アライメント計測は、第２アライメント計測の値を用いることで省略してもよい。その他の工程については、第１実施形態の場合と同一である。
【００２８】
一方、図４Ｂに示す例では、制御部６は、押型工程後に、図３に示す動作シーケンスにおけるステップＳ１０３のモールド７に対する変位入力を、ステップＳ１００の吸着部５１ｂの吸着力を低下させる工程の前に実施させる（ステップＳ３０１）。この場合、制御部６は、このステップＳ３０１の前に、図３のステップＳ１０１に対応する工程である第１アライメント計測を実施させる（ステップＳ３００）。また、制御部６は、ステップＳ３０１の後、図３のステップＳ１００に対応する吸着部５１ｂの吸着力を低下させる工程を開始する（ステップＳ３０２）。そして、制御部６は、図３のステップＳ１０２に対応するウエハ１１上の基板側パターン領域５３の形状補正であるステップＳ３０４の後、吸着部５１ｂの吸着力を再度上昇させる（ステップＳ３０５）。その他の工程については、第１実施形態の場合と同一である。本実施形態によれば、図４Ａおよび４Ｂの各図に示すように、倍率補正機構１８によるモールド７に対する変位入力を、摩擦力を低減している間には実施しない。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏すると共に、変位入力時のモールド７の変形に伴うウエハ１１の不要な位置ずれや変形をさらに抑えることができる。
【００２９】
（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。本実施形態のインプリント装置では、第１実施形態に係るウエハチャック１９の吸着部５１の構成を変更する。図５は、本実施形態に係るウエハチャック１９に設置された吸着部５１（５１ａ）の一部を拡大した概略断面図である。この吸着部５１は、その吸着領域内に、複数の吸着ピン６０を有し、この吸着ピン６０の先端面、すなわちウエハ１１の裏面との接触面には、ウエハ１１との摩擦係数が低い低摩擦材料を用いた低摩擦部材６１が設置されている。この低摩擦材料としては、例えば、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が採用可能である。このように、ウエハチャック１９とウエハ１１との接触面の摩擦係数を低減させることで、光照射部２の加熱用光源５０により、ウエハ１１（パターン５３）を効率的に熱変形させることができる。
【００３０】
（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。第１実施形態のインプリント装置では、基板側パターン領域５３に対応したウエハ１１の裏面とウエハチャック１９の保持面との間に働く摩擦力を調整する例を説明した。しかし、本実施形態では、摩擦力を調整せずに、基板側パターン領域５３に作用する熱変形力を調整する例を説明する。第１実施形態のインプリント装置とは、制御部６の機能が異なり、それ以外の構成は同様であるため、同様の構成については説明を省略して制御部６の機能を中心に説明する。
【００３１】
図６は、本実施形態に係る押型工程から硬化工程までに特化したインプリント装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。まず、制御部６は、押型工程後に、ウエハチャック１９の吸着部５１の吸着圧の値を読み込む（ステップＳ４００）。次に、制御部６は、図３のステップＳ１０１に対応する工程である第１アライメント計測を実施させる（ステップＳ４０１）。制御部６は、ステップＳ４００で得た吸着部５１の吸着圧の値から、ウエハに照射する光の照射量を算出する（ステップＳ４０２）。次に、算出された照射量の光をウエハ１１に照射することで基板側パターン領域５３の形状を補正する（ステップＳ４０３）。その後、図３のステップＳ１０３に対応するモールド７への変位入力であるステップＳ４０４と、ステップＳ１０５に対応する第２アライメント計測であるステップＳ４０５を実施する。位置ずれがある場合は、モールド７およびウエハ１１の位置調整を実施して（ステップＳ４０６）、最後に硬化工程を行う。
【００３２】
図７を用いて、ステップＳ４０２で算出される照射量について説明をする。加熱機構は、少なくとも基板側パターン領域５３を含むウエハ１１の照射領域に対して、一様な照射量ａと、分布を持った照射量ｂと、を足し合わせた光を照射する。ここで、照射量ａは、ウエハ１１の照射領域の平面方向の熱変形の力の方が、ウエハ１１の照射領域の裏面と、吸着部５１との間の最大静止摩擦力よりも、高くなるような照射領域に対して一様な照射量である。そして、照射量ｂは、制御部６が算出した基板側パターン領域５３の補正量、もしくは補正量から照射量ａによるウエハ１１の変形量を差し引いた値、に応じた、照射領域に対して分布を持った照射量である。
【００３３】
照射量ａは、吸着部５１の吸着圧（吸着力）に応じて決定することが好ましい。照射量に応じて決まる基板側パターン領域５３の温度上昇をΔＴ、熱膨張率をα、弾性率をＥとすると、熱応力σ≒α・Ｅ・ΔＴで表すことができ、この熱応力σと断面積Ｓに応じた熱変形力Ｗが作用する。最大静止摩擦係数をμ、吸着圧に応じた垂直方向の力をＮとすると、最大静止摩擦力ｆ＝μ・Ｎで表すことができる。つまり、ｆ＜Ｗの関係を満たすようにすればよい。照射量ｂは、予め用意した、補正量に対応づけられた照射量のデータまたは補正量と照射量とを関連づけた関係式に基づいて決定することが好ましい。
【００３４】
本実施形態では、摩擦力を低減させる為の吸着部５１の圧力調整を実施していない。しかし、熱変形の力が最大静止摩擦力を超えるように照射量ａを有する光でウエハ１１を加熱している為、第１実施形態と同様に基板側パターン領域５３の形状補正を効率的に行うことができる。本実施形態は、第１実施形態における圧力調整と組み合わせることも可能である。
【００３５】
（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。
【符号の説明】
【００３６】
１ インプリント装置
７ モールド
７ａ パターン部
１１ ウエハ
１４ 樹脂
１９ ウエハチャック
５０ 加熱用光源
５１ 吸着部
５２ 圧力調整装置
５３ 基板側パターン領域
【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】
ここで、インプリント処理が施される基板は、一連の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ることで、基板全体が拡大または縮小し、平面内で直交する２軸方向でパターンの形状（サイズ）が変化する場合がある。したがって、インプリント装置では、型と基板上の樹脂とを押し付けるに際し、基板上に形成されている基板側パターンの形状と型に形成されているパターン部の形状とを合わせる必要がある。このような形状補正（倍率補正）は、従来の露光装置であれば、基板の倍率に合わせて投影光学系の縮小倍率を変更したり、基板ステージの走査速度を変更したりすることで露光処理時の各ショットサイズを変化させて対応可能である。しかしながら、インプリント装置では、投影光学系がなく、また型と基板上の樹脂とが直接接触するため、このような補正を実施することが難しい。そこで、インプリント装置では、型の側面から外力を与えたり、型を加熱して膨張させたりすることで、型を物理的に変形させる形状補正機構（倍率補正機構）を採用している。
【０００４】
例えば、このインプリント装置を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。このとき、ＩＴＲＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）によれば、重ね合わせ精度は、６．４ｎｍとなる。したがって、これに対応するためには、形状補正も数ｎｍ以下の精度で実施する必要がある。その一方で、インプリント装置に用いられる型（パターン部）も、以下のような原因で歪曲が発生する可能性がある。例えば、型は、製作時にはパターン面が上向きであるのに対し、使用時（押し付け時）にはパターン面が下向きとなる。したがって、使用時には重力の影響などによりパターン部が変形する可能性がある。また、パターン部は、一般に電子ビームなどを用いる描画装置により形成されるが、この形成の際にも、描画装置の光学系の歪曲収差などに起因して歪曲が生じる可能性がある。さらに、パターン部が歪曲なしで製作できたとしても、基板側パターンに歪曲が生じていれば、重ね合わせ精度に影響が出る。そこで、このような型の歪曲（変形）を抑制し、重ね合わせ精度を改善するためのものとして、特許文献１は、保持温度制御手段により型や基板の温度を制御し、型または基板に所望の熱変形を発生させて形状を補正するパターン形成装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５９９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のインプリント装置では、基板は、ウエハチャックなどの基板保持部に底面を拘束されつつ保持されている。したがって、特許文献１に示す温度制御で基板に熱変形を発生させても、パターン部の形状に対して基板側パターンの形状を十分に変化させることが難しい。そこで、型の形状補正に加え、この型の形状に対して基板（基板側パターンを含む）の形状補正も容易に実施することで、型と基板上の樹脂との重ね合わせ精度を向上させることができるような装置が望まれる。
【０００７】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば、型と基板上の樹脂との重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、型に形成されたパターンを基板上の樹脂に転写するインプリント方法であって、基板を保持面上に保持する保持工程と、基板上に形成されている基板側パターンの形状を変形させる変形工程と、変形させた基板側パターン上の樹脂と、型とを接触させる接触工程と、樹脂を硬化させる硬化工程と、接触している樹脂と型とを離す離型工程と、を備え、変形工程において、基板側パターンの裏面と保持面との間に働く最大静止摩擦力よりも大きな変形力を基板の表面に沿う方向に作用させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、型と基板上の樹脂との重ね合わせ精度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】
【００１０】
【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実施形態に係るウエハステージの構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係る動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図５】第３実施形態に係るウエハステージの構成を示す図である。
【図６】第４実施形態に係る動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図７】第４実施形態に係る光の照射量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
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、本実施形態に係るインプリント装置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、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転写する装置である。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５と、制御部６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７に対して紫外線８を照射する。この光照射部２は、光源９と、この光源９から照射された紫外線８をインプリントに適切な光に調整するための光学素子１０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。さらに、光照射部２は、光源９とは別に、ウエハ１１を加熱するため光を照射する加熱機構（基板変形機構）としての加熱用光源５０を含む。この加熱用光源５０が照射する光は、赤外線
などの光硬化性を有する樹脂が感光しない波長領域の光である。また、加熱機構は、所定の照射量分布の光を形成する調整器を含む。本実施形態では、加熱用光源５０と調整器が一体であるものとして説明する。調整器は、加熱用光源５０と別体として設けてもよく、例えば、加熱用光源５０からの光が照射される領域に配置された複数の液晶素子を含む液晶デバイスや、光が照射される領域に配置された複数のミラーを含むミラーデバイスを用いてもよい。ミラーデバイスは、デジタルミラーデバイスもしくはマイクロミラーデバイスと称される場合もある。液晶デバイスは、複数の液晶素子に印加する電圧を個別に調整することで所定の照射量分布を形成可能であり、ミラーデバイスは、複数のミラーの面方向を個別に調整することで所定の照射量分布を形成可能である。
【００１３】
モールド７は、外周形状が矩形であり、ウエハ１１に対する面に３次元状に凹凸パターン（例えば、回路パターンなど）が形成されたパターン部７ａを含む。また、モールド７の材質は、石英など紫外線８を透過させることが可能な材料である。さらに、モールド７は、紫外線８が照射される面に、モールド７の変形を容易とするためのキャビティ（凹部）７ｂを有する形状としてもよい。このキャビティ７ｂは、円形の平面形状を有し、厚み（深さ）は、モールド７の大きさや材質により適宜設定される。また、後述するモールド保持機構３内の開口領域１７に、この開口領域１７の一部とキャビティ７ｂとで囲まれる空間１２を密閉空間とする光透過部材１３を設置し、不図示の圧力調整装置により空間１２内の圧力を制御する構成もあり得る。例えば、モールド７とウエハ１１上の樹脂１４との押し付けに際し、圧力調整装置により空間１２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７ａは、ウエハ１１に向かい凸形に撓み、樹脂１４に対してパターン部７ａの中心部から接触する。これにより、パターン部７ａと樹脂１４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７ａの凹凸部に樹脂１４を隅々まで充填させることができる。
【００１４】
モールド保持機構３は、まず、真空吸着力や静電吸着力によりモールド７を引き付けて保持するモールドチャック１５と、このモールドチャック１５を保持し、モールド７（モールドチャック１５）を移動させるモールド駆動機構１６とを有する。モールドチャック１５およびモールド駆動機構１６は、光照射部２の光源９から照射された紫外線８がウエハ１１に向けて照射されるように、中心部（内側）に開口領域１７を有する。さらに、モールド保持機構３は、モールドチャック１５におけるモールド７の保持側に、モールド７の側面に外力または変位を与えることによりモールド７（パターン部７ａ）の形状を補正する倍率補正機構（型変形機構）１８を有する。この倍率補正機構１８は、モールド７の形状を変形させることで、予めパターンが形成されている基板上の領域（基板側パターン領域）５３の形状に対して、モールド７に形成されているパターン部７ａの形状を合わせる。なお、倍率補正機構１８は、基板側パターン領域５３の形状に対してパターン部７ａの形状を一致させることが困難であれば、双方の形状を近づける（形状差を低減する）ようにしてもよい。基板側パターン領域５３は１つだけ図示されているが、ウエハ１１上には複数の基板側パターン領域が形成されている。
【００１５】
モールド駆動機構１６は、モールド７とウエハ１１上の樹脂１４との接触、または引き離し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。このモールド駆動機構１６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またはエアシリンダがある。また、モールド７の高精度な位置決めに対応するために、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。さらに、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向、またはθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置調整機能や、モールド７の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。なお、インプリント装置１における接触および引き離し動作は、上述のようにモールド７をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、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１１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７に形成されたパターン部７ａにより成形される紫外線硬化樹脂（以下「樹脂」という）１４が塗布される。
【００１７】
ウエハステージ４は、ウエハ１１を保持し、モールド７とウエハ１１上の樹脂１４とを接触させる前もしくは接触中に、モールド７と樹脂１４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１１を保持する保持面が形成されたウエハチャック（基板保持部）１９と、このウエハチャック１９を機械的手段により保持し、ＸＹ平面内で移動可能とするステージ駆動機構２０とを有する。図２は、本実施形態のウエハチャック１９と、その周辺部の構成を示す概略断面図である。このウエハチャック１９は、ウエハ１１の裏面を吸着保持するための複数の吸着部５１を備える。この吸着部５１としては、例えば、図２に示すように３つの吸着部５１ａ〜５１ｂとし得る。これらの吸着部５１ａ〜５１ｃは、それぞれ上記とは別の圧力調整装置５２に接続されており、基板側パターン領域５３を含む領域に対応したウエハ１１の裏面とウエハチャック１９の表面との間の摩擦力を調整する摩擦力調整機構として機能する。この圧力調整装置５２は、ウエハ１１と吸着部５１との間の圧力を減圧するよう調整し、吸着力を発生させることでウエハ１１をチャック面上に保持しつつ、さらに各吸着部５１ａ〜５１ｃにてそれぞれ独立して圧力値（吸着力）を変更可能とする。なお、吸着部５１の分割数は、３つに限定するものではなく、任意の数でよい。また、ウエハチャック１９は、その表面上にモールド７をアライメントする際に利用する基準マーク２１を有する。
【００１８】
ステージ駆動機構２０は、アクチュエータとして、例えばリニアモータを採用し得る。ステージ駆動機構２０も、Ｘ軸および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。さらに、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、ウエハ１１のθ方向の位置調整機能、またはウエハ１１の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。
【００１９】
塗布部５は、ウエハ１１上に樹脂（未硬化樹脂）１４を塗布する。ここで、この樹脂１４は、紫外線８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５の吐出ノズルから吐出される樹脂１４の量も、ウエハ１１上に形成される樹脂１４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。
【００２０】
制御部６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６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６は、少なくとも光照射部２、ウエハステージ４、および圧力調整装置５２の動作を制御する。なお、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の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。
【００２１】
また、インプリント装置１は、例えばウエハアライメントとして、ウエハ１１上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軸およびＹ軸の各方向への位置ずれを計測するアライメント計測系２２を備える。また、インプリント装置１は、ウエハステージ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とを備える。さらに、インプリント装置１は、共に不図示であるが、モールド７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と、ウエハ１１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とを備える。
【００２２】
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６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１１を載置させ、ウエハチャック１９の保持面上にウエハ１１を保持させ（保持工程）、ウエハステージ４を塗布部５の塗布位置へ移動させる。その後、塗布部５は、塗布工程として基板側パターン領域（ショット領域）５３に樹脂１４を塗布する。次に、制御部６は、ウエハ１１上の基板側パターン領域５３がモールド７に形成されたパターン部７ａ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６は、モールド駆動機構１６を駆動させ、基板側パターン領域上の樹脂１４にモールド７を押し付けて（押型工程）、両者を接触させる（接触工程）。この接触により、樹脂１４は、パターン部７ａの凹凸部に充填される。この状態で、光照射部２は、硬化工程としてモールド７の背面（上面）から紫外線８を照射し、モールド７を透過した紫外線８により樹脂１４を硬化させる。そして、樹脂１４が硬化した後、制御部６は、モールド駆動機構１６を再駆動させ、モールド７を樹脂１４から引き離す（離型工程）。これにより、ウエハ１１上の基板側パターン領域５３の表面には、パターン部７ａの凹凸部に倣った３次元形状の樹脂１４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の駆動により基板側パターン領域５３を変更しつつ複数回実施することで、１枚のウエハ１１上に複数の樹脂１４のパターンを成形することができる。
【００２３】
ここで、ウエハ１１上にて、ある所定のショットに対してパターンを成形する際のウエハチャック１９による吸着制御について説明する。図３は、上記押型工程から硬化工程までに特化したインプリント装置１の動作シーケンスを示すフローチャートである。また、このときの処理対象となるショットは、図２に示すようにウエハ１１の中心部に位置し、この位置は、ウエハチャック１９に設置された吸着部５１ｂが対応するものとする。この場合、まず、制御部６は、パターン部７ａおよびウエハ１１の形状補正を実施する前に、圧力調整装置５２により、吸着部５１ａ、５１ｃの吸着力を維持しつつ、吸着部５１ｂの吸着力だけを低下させる（ステップＳ１００）。例えば、このときの吸着部５１ｂの吸着圧は、大気圧でもよいし、または、吸着部５１ａ、５１ｃの吸着力よりも低ければ、大気圧以下でもよい。また、予め、加熱用光源５０からの光の照射量の調整範囲が設定されている場合も想定される。この場合、ウエハ１１の裏面と吸着部５１ｂとの間に働く最大静止摩擦力Ｆよりも基板側パターン領域５３に作用するウエハ１１の表面に沿う方向の熱変形力Ｗが大きくなるように吸着部５１ｂの吸着圧を設定すればよい。照射量に応じて決まる基板側パターン領域５３の温度上昇をΔＴ、熱膨張率をα、弾性率をＥとすると、熱応力σ≒α・Ｅ・ΔＴで表すことができ、この熱応力σと断面積Ｓに応じた熱変形力Ｗが作用する。最大静止摩擦係数をμ、吸着圧に応じた垂直方向の力をＮとすると、最大静止摩擦力Ｆ＝μ・Ｎで表すことができる。つまり、Ｆ＜Ｗの関係を満たすようにすればよい。なお、吸着部５１ｂで保持されるウエハ１１上の領域は、少なくとも予めパターンが形成されているウエハ上の基板側パターン領域５３を含む領域であればよい。次に、制御部６は、アライメント計測系２２により、モールド７およびウエハ１１のＸ軸およびＹ軸の各方向のそれぞれの位置を検出させる（第１アライメント計測：ステップＳ１０１）。続いて、制御部６は、パターン部７ａと基板側パターン領域５３との形状の差に関する情報を取得する（取得工程）。ただし、ウエハ１１に形成された基板側パターン領域５３の形状のみを補正したい場合には、基板側パターン領域５３の形状に関する情報のみを取得してもよい。そして、制御部６は、ステップＳ１０１における計測結果に基づいて、パターン部７ａと基板側パターン領域５３との位置ずれに対する補正量を算出する。次に、制御部６は、光照射部２の加熱用光源５０から光を照射させることでウエハ１１を加熱する（変形工程：ステップＳ１０２）。また、制御部６は、倍率補正機構１８を動作させて変位を入力することで（型変形工程：ステップＳ１０３）、パターン部７ａおよび基板側パターン領域５３の形状を補正させる。上述のように基板側パターン領域５３に対応したウエハ１１の裏面と保持面との間に働く最大静止摩擦力を低下させているため、ウエハ１１の表面に沿う方向において、ウエハに対して最大静止摩擦力Ｆよりも大きな熱変形力を作用させることができる。また、照射量分布をもつ光を基板側パターン領域５３に照射することによって、基板側パターン領域５３に温度分布を付与し、様々な成分の形状補正が可能となる。例えば、算出した補正量のうち、低次の成分（例えば台形形状の成分）をウエハ加熱により補正し、高次の成分を変位入力により補正することで、好適にパターン部７ａと基板側パターン領域５３の形状を合わせることができる。この補正により、パターン部７ａの形状と基板側パターン領域５３の形状とを合わせた後、制御部６は、圧力調整装置５２により吸着部５１ｂの吸着圧を再度減圧させ、吸着部５１ｂの吸着力を吸着部５１ａ、５１ｃの吸着力と同等にまで戻す（ステップＳ１０４）。次に、制御部６は、アライメント計測系２２により、モールド７およびウエハ１１のＸ軸、Ｙ軸の各方向のそれぞれの位置を再度計測させる（第２アライメント計測：ステップＳ１０５）。ここで、制御部６は、位置ずれがあると判断した場合には、モールド駆動機構１６またはステージ駆動機構２０を駆動させて、モールド７およびウエハ１１の位置調整を実施する（ステップＳ１０６）。そして、制御部６は、次工程である硬化工程に移行する。
【００２４】
なお、ステップＳ１００での吸着部５１ｂの吸着力を低下させる工程の開始は、ステップＳ１０１での第１アライメント計測の前に限らず、この第１アライメント計測の後としてもよい。吸着部５１ｂの吸着力を低下させる工程は、基板を加熱する変形工程よりも前に、もしくは変形工程の間に行われることが好ましい。また、ステップＳ１０２では、ウエハ１１上の基板側パターン領域５３の形状補正を、加熱用光源５０からの光の照射による加熱により実施しているが、本発明は、これに限定するものではない。例えば、加熱用光源５０に換わる基板変形機構として、別途設置される外力付加機構により、ウエハ１１に対して平面方向の外力または変位を直接入力することで、基板側パターン領域５３の形状補正を実施する構成としてもよい。さらに、ステップＳ１０３でのモールド７に対する変位入力は、実施することなく、例えば、ステップＳ１０２でのウエハ１１の加熱による形状補正のみを実施することで、基板側パターン領域５３の形状をパターン部７ａの形状に一致させてもよい。なお、ステップＳ１０２とステップＳ１０３とは、その順序が逆でもよく、または同時でもよい。また、吸着部５１ｂの吸着力を元に戻す工程は、変形工程よりも後で、かつ、離型工程よりも前に行われることが好ましい。
【００２５】
このように、インプリント装置１では、例えば押型工程から硬化工程までの一時の間にて、吸着部５１ｂの吸着力を低下させることで、吸着部５１ｂと、基板側パターン領域５３を少なくとも含むウエハ１１の裏面との間の摩擦力を低減させる。すなわち、光照射部２の加熱用光源５０により基板側パターン領域５３を熱変形させている間は、その部分では熱変形させていない間よりもウエハチャック１９との摩擦力が低減されているため、基板側パターン領域５３を効率的に熱変形させることができる。言い換えると、照射量を不要に大きくすることなく熱変形させることができるため、周辺の部材の不要な温度上昇を抑え、モールド７とウエハ１１上の樹脂１４との重ね合わせ精度への影響を抑えることができる。さらに、このとき、他の吸着部５１ａ、５１ｃの吸着力は、維持されたままであるため、ウエハ１１は、この熱変形を受けてもウエハチャック１９上にて強固に吸着され、ウエハ１１全体のずれが抑えられる。なお、熱変形させている間に常時摩擦力を低減させる必要はなく、熱変形させている間の少なくとも一部の期間に摩擦力を低減させてもよい。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、モールド７とウエハ１１上の樹脂１４との重ね合わせ精度の改善に有利なインプリント装置１を提供することができる。
【００２７】
（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。本実施形態のインプリント装置では、装置構成を第１実施形態と同一とし、押型工程から硬化工程までの動作シーケンスを変更する。図４Ａおよび４Ｂは、本実施形態に係る押型工程から硬化工程までに特化したインプリント装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。まず、図４Ａに示す例では、制御部６は、押型工程後に、図３に示す第１実施形態に係る動作シーケンスにおけるステップＳ１０３のモールド７に対する変位入力を、ステップＳ１０５の第２アライメント計測の後に実施させる（ステップＳ２０５）。ここで、ステップＳ２０１でのアライメント計測を第１アライメント計測とすると、図３のステップＳ１０５に対応する工程が、図４Ａにおける第２アライメント計測（ステップＳ２０４）である。この場合、制御部６は、ステップＳ２０５の後、第２アライメント計測と同様の第３アライメント計測を再度実施させる（ステップＳ２０６）。なお、この第３アライメント計測は、第２アライメント計測の値を用いることで省略してもよい。その他の工程については、第１実施形態の場合と同一である。
【００２８】
一方、図４Ｂに示す例では、制御部６は、押型工程後に、図３に示す動作シーケンスにおけるステップＳ１０３のモールド７に対する変位入力を、ステップＳ１００の吸着部５１ｂの吸着力を低下させる工程の前に実施させる（ステップＳ３０１）。この場合、制御部６は、このステップＳ３０１の前に、図３のステップＳ１０１に対応する工程である第１アライメント計測を実施させる（ステップＳ３００）。また、制御部６は、ステップＳ３０１の後、図３のステップＳ１００に対応する吸着部５１ｂの吸着力を低下させる工程を開始する（ステップＳ３０２）。そして、制御部６は、図３のステップＳ１０２に対応するウエハ１１上の基板側パターン領域５３の形状補正であるステップＳ３０４の後、吸着部５１ｂの吸着力を再度上昇させる（ステップＳ３０５）。その他の工程については、第１実施形態の場合と同一である。本実施形態によれば、図４Ａおよび４Ｂの各図に示すように、倍率補正機構１８によるモールド７に対する変位入力を、摩擦力を低減している間には実施しない。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏すると共に、変位入力時のモールド７の変形に伴うウエハ１１の不要な位置ずれや変形をさらに抑えることができる。
【００２９】
（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。本実施形態のインプリント装置では、第１実施形態に係るウエハチャック１９の吸着部５１の構成を変更する。図５は、本実施形態に係るウエハチャック１９に設置された吸着部５１（５１ａ）の一部を拡大した概略断面図である。この吸着部５１は、その吸着領域内に、複数の吸着ピン６０を有し、この吸着ピン６０の先端面、すなわちウエハ１１の裏面との接触面には、ウエハ１１との摩擦係数が低い低摩擦材料を用いた低摩擦部材６１が設置されている。この低摩擦材料としては、例えば、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が採用可能である。このように、ウエハチャック１９とウエハ１１との接触面の摩擦係数を低減させることで、光照射部２の加熱用光源５０により、ウエハ１１（パターン５３）を効率的に熱変形させることができる。
【００３０】
（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。第１実施形態のインプリント装置では、基板側パターン領域５３に対応したウエハ１１の裏面とウエハチャック１９の保持面との間に働く摩擦力を調整する例を説明した。しかし、本実施形態では、摩擦力を調整せずに、基板側パターン領域５３に作用する熱変形力を調整する例を説明する。第１実施形態のインプリント装置とは、制御部６の機能が異なり、それ以外の構成は同様であるため、同様の構成については説明を省略して制御部６の機能を中心に説明する。
【００３１】
図６は、本実施形態に係る押型工程から硬化工程までに特化したインプリント装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。まず、制御部６は、押型工程後に、ウエハチャック１９の吸着部５１の吸着圧の値を読み込む（ステップＳ４００）。次に、制御部６は、図３のステップＳ１０１に対応する工程である第１アライメント計測を実施させる（ステップＳ４０１）。制御部６は、ステップＳ４００で得た吸着部５１の吸着圧の値から、ウエハに照射する光の照射量を算出する（ステップＳ４０２）。次に、算出された照射量の光をウエハ１１に照射することで基板側パターン領域５３の形状を補正する（ステップＳ４０３）。その後、図３のステップＳ１０３に対応するモールド７への変位入力であるステップＳ４０４と、ステップＳ１０５に対応する第２アライメント計測であるステップＳ４０５を実施する。位置ずれがある場合は、モールド７およびウエハ１１の位置調整を実施して（ステップＳ４０６）、最後に硬化工程を行う。
【００３２】
図７を用いて、ステップＳ４０２で算出される照射量について説明をする。加熱機構は、少なくとも基板側パターン領域５３を含むウエハ１１の照射領域に対して、一様な照射量ａと、分布を持った照射量ｂと、を足し合わせた光を照射する。ここで、照射量ａは、ウエハ１１の照射領域の平面方向の熱変形の力の方が、ウエハ１１の照射領域の裏面と、吸着部５１との間の最大静止摩擦力よりも、高くなるような照射領域に対して一様な照射量である。そして、照射量ｂは、制御部６が算出した基板側パターン領域５３の補正量、もしくは補正量から照射量ａによるウエハ１１の変形量を差し引いた値、に応じた、照射領域に対して分布を持った照射量である。
【００３３】
照射量ａは、吸着部５１の吸着圧（吸着力）に応じて決定することが好ましい。照射量に応じて決まる基板側パターン領域５３の温度上昇をΔＴ、熱膨張率をα、弾性率をＥとすると、熱応力σ≒α・Ｅ・ΔＴで表すことができ、この熱応力σと断面積Ｓに応じた熱変形力Ｗが作用する。最大静止摩擦係数をμ、吸着圧に応じた垂直方向の力をＮとすると、最大静止摩擦力ｆ＝μ・Ｎで表すことができる。つまり、ｆ＜Ｗの関係を満たすようにすればよい。照射量ｂは、予め用意した、補正量に対応づけられた照射量のデータまたは補正量と照射量とを関連づけた関係式に基づいて決定することが好ましい。
【００３４】
本実施形態では、摩擦力を低減させる為の吸着部５１の圧力調整を実施していない。しかし、熱変形の力が最大静止摩擦力を超えるように照射量ａを有する光でウエハ１１を加熱している為、第１実施形態と同様に基板側パターン領域５３の形状補正を効率的に行うことができる。本実施形態は、第１実施形態における圧力調整と組み合わせることも可能である。
【００３５】
（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。
【符号の説明】
【００３６】
１ インプリント装置
７ モールド
７ａ パターン部
１１ ウエハ
１４ 樹脂
１９ ウエハチャック
５０ 加熱用光源
５１ 吸着部
５２ 圧力調整装置
５３ 基板側パターン領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
型に形成されたパターンを基板上の樹脂に転写するインプリント方法であって、
前記基板を保持面上に保持する保持工程と、
パターンが形成されている前記基板上の基板側パターン領域の形状を変形させる変形工程と、
変形させた前記基板側パターン領域上の樹脂と、前記型とを接触させる接触工程と、
前記樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記接触している前記樹脂と前記型とを離す離型工程と、を備え、
前記変形工程において、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面と前記保持面との間に働く最大静止摩擦力よりも大きな変形力を前記基板の表面に沿う方向に作用させることを特徴とするインプリント方法。
【請求項２】
前記変形工程よりも前に、もしくは前記変形工程の間に、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面と前記保持面の間に働く摩擦力を小さくすることを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
【請求項３】
前記変形工程よりも後で、かつ、前記離型工程よりも前に、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面と前記保持面の間に働く摩擦力を大きくすることを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
【請求項４】
前記保持工程は、前記基板を吸着して保持する工程を含み、
前記変形工程よりも前に、もしくは前記変形工程の間に、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面における吸着力を小さくす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方法。
【請求項５】
前記保持工程は、前記基板を吸着して保持する工程を含み、
前記変形工程よりも後で、かつ、前記離型工程よりも前に、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面における吸着力を大きくすることを特徴とする請求項１または３記載のインプリント方法。
【請求項６】
前記変形工程において、前記基板側パターン領域を加熱することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインプリント方法。
【請求項７】
前記基板上に形成された複数のマークの位置を検出して、前記基板側パターン領域の形状に関する情報を取得する取得工程を備え、
前記変形工程において、前記取得工程にて取得した情報に基づき、前記型に形成されたパターンの形状との差が小さくなるように、前記基板側パターン領域の形状を変形させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント方法。
【請求項８】
パターンが形成されている前記型のパターン部の形状を変形させる型変形工程を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント方法。
【請求項９】
前記基板上に形成された複数のマークの位置と、前記型に形成された複数のマークの位置とを検出して、前記基板側パターン領域と前記型に形成されたパターンの形状の差に関する情報を取得する取得工程を備え、
前記変形工程および前記型変形工程において、前記取得工程にて取得した情報に基づき、前記形状の差が小さくなるように前記基板側パターン領域および型に形成されたパターンの形状を変形させることを特徴とする請求項８に記載のインプリント方法。
【請求項１０】
型に形成されたパターンを基板上の樹脂に転写するインプリント装置であって、
前記基板を保持する保持面が形成された基板保持部と、
パターンが形成されている前記基板上の基板側パターン領域の形状を変形させる変形機構と、
前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面と前記保持面との間に働く摩擦力を調整する摩擦力調整機構と、
前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面と前記保持部との間に働く最大静止摩擦力よりも前記基板側パターン領域に働く前記基板の表面に沿う方向の変形力が大きくなるように、前記変形機構または前記摩擦力調整機構を制御する制御部と、を備えることを特徴とするインプリント装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記変形機構が前記基板側パターン領域の形状を変形させる前もしくは変形させている間に前記摩擦力を小さくするように、前記摩擦力調整機構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。
【請求項１２】
前記基板保持部は、前記基板を吸着して保持し、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面における吸着力を調整することによって、摩擦力を調整することを特徴とする請求項１０または１１に記載のインプリント装置。
【請求項１３】
前記変形機構は、前記基板側パターン領域を加熱する加熱機構を含むことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１４】
前記基板保持部は、吸着力を独立に変更可能な複数の吸着部を含むことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４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】
型に形成されたパターンを基板上の樹脂に転写するインプリント方法であって、
前記基板を保持面上に保持する保持工程と、
パターンが形成されている前記基板上の基板側パターン領域の形状を変形させる変形工程と、
変形させた前記基板側パターン領域上の樹脂と、前記型とを接触させる接触工程と、
前記樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記接触している前記樹脂と前記型とを離す離型工程と、を備え、
前記変形工程において、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面と前記保持面との間に働く最大静止摩擦力よりも大きな変形力を前記基板の表面に沿う方向に作用させることを特徴とするインプリント方法。
【請求項２】
前記変形工程よりも前に、もしくは前記変形工程の間に、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面と前記保持面の間に働く摩擦力を小さくすることを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
【請求項３】
前記変形工程よりも後で、かつ、前記離型工程よりも前に、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面と前記保持面の間に働く摩擦力を大きくすることを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
【請求項４】
前記保持工程は、前記基板を吸着して保持する工程を含み、
前記変形工程よりも前に、もしくは前記変形工程の間に、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面における吸着力を小さくす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方法。
【請求項５】
前記保持工程は、前記基板を吸着して保持する工程を含み、
前記変形工程よりも後で、かつ、前記離型工程よりも前に、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面における吸着力を大きくすることを特徴とする請求項１または３記載のインプリント方法。
【請求項６】
前記変形工程において、前記基板側パターン領域を加熱することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインプリント方法。
【請求項７】
前記基板上に形成された複数のマークの位置を検出して、前記基板側パターン領域の形状に関する情報を取得する取得工程を備え、
前記変形工程において、前記取得工程にて取得した情報に基づき、前記型に形成されたパターンの形状との差が小さくなるように、前記基板側パターン領域の形状を変形させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント方法。
【請求項８】
パターンが形成されている前記型のパターン部の形状を変形させる型変形工程を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント方法。
【請求項９】
前記基板上に形成された複数のマークの位置と、前記型に形成された複数のマークの位置とを検出して、前記基板側パターン領域と前記型に形成されたパターンの形状の差に関する情報を取得する取得工程を備え、
前記変形工程および前記型変形工程において、前記取得工程にて取得した情報に基づき、前記形状の差が小さくなるように前記基板側パターン領域および型に形成されたパターンの形状を変形させることを特徴とする請求項８に記載のインプリント方法。
【請求項１０】
型に形成されたパターンを基板上の樹脂に転写するインプリント装置であって、
前記基板を保持する保持面が形成された基板保持部と、
パターンが形成されている前記基板上の基板側パターン領域の形状を変形させる変形機構と、
前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面と前記保持面との間に働く摩擦力を調整する摩擦力調整機構と、
前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面と前記保持部との間に働く最大静止摩擦力よりも前記基板側パターン領域に働く前記基板の表面に沿う方向の変形力が大きくなるように、前記変形機構または前記摩擦力調整機構を制御する制御部と、を備えることを特徴とするインプリント装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記変形機構が前記基板側パターン領域の形状を変形させる前もしくは変形させている間に前記摩擦力を小さくするように、前記摩擦力調整機構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。
【請求項１２】
前記基板保持部は、前記基板を吸着して保持し、前記基板側パターン領域に対応した前記基板の裏面における吸着力を調整することによって、摩擦力を調整することを特徴とする請求項１０または１１に記載のインプリント装置。
【請求項１３】
前記変形機構は、前記基板側パターン領域を加熱する加熱機構を含むことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１４】
前記基板保持部は、吸着力を独立に変更可能な複数の吸着部を含むことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０２１３７（Ｐ２０１３−１０２１３７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２０２０９（Ｐ２０１２−２２０２０９）
【出願日】平成２４年１０月２日（２０１２．１０．２）
【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５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月２日（２０１２．１０．２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]