JP6412317B2 - インプリント方法、インプリント装置および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント方法、インプリント装置および物品の製造方法に関する。

モールドに形成されたパターンを基板上に転写するインプリント技術が、リソグラフィ技術の１つとして注目されている。インプリント技術を用いたインプリント装置は、微細な凹凸のパターンが形成されたパターン面を含むモールドを基板上に供給されたインプリント材（樹脂）に接触させる。モールドと樹脂とを接触させる際、パターンの凹部に気泡が残存していると基板上に転写されたパターンに欠損が生じてしまうことがある。そのため、インプリント装置では、モールドを樹脂に接触させる際、パターン面を基板に向けて撓んだ凸形状に変形して樹脂に接触させ、パターンの凹部に気泡が残存することを抑制している（特許文献１参照）。

一方で、インプリント装置において、基板上に形成されたショット領域にモールドのパターンを精度よく転写することも求められている。そこで、モールドのパターンをショット領域に転写する際のアライメント方式として、ダイバイダイアライメント方式を採用したインプリント装置が提案されている（特許文献２参照）。ダイバイダイアライメント方式とは、基板上のショット領域ごとに、ショット領域に形成されたマークとモールドに形成されたマークとを光学的に検出して、基板とモールドとの相対位置のずれを補正するアライメント方式である。

特表２００９−５３６５９１号公報 特許第４１８５９１号公報

モールドに形成されたパターン全体が基板上の樹脂に接触すると、パターン面の変形（凸形状の変形）が小さくなる。このような状態でモールドと基板とのアライメントを行うと、せん断力が発生するためモールドと基板との相対位置を変更しづらく、アライメントに相応の時間がかかってしまいうる。したがって、モールドのパターン全体が樹脂に接触する前、即ち、パターン面が変形した状態においてもモールドと基板とのアライメントを行うことが望まれる。しかしながら、モールドのパターン面が変形した状態では、変形させる前と比較してモールドに形成されたマークの位置が変わってしまうため、アライメントを精度よく行うことが困難であった。

そこで、本発明は、モールドと基板とのアライメントを精度よく行う上で有利な技術を提供することを例示的目的とする。

本発明の１つの側面は、パターンとマークとが形成されたパターン面を有するモールドと基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させることにより、前記基板上に前記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に係り、前記インプリント方法は、前記モールドと前記インプリント材とを前記パターン面の中心部から外側に向かって徐々に接触させることができるように、前記モールドに力を加えて前記パターン面を前記基板に向けて撓んだ凸形状に変形させる工程と、前記パターン面を前記凸形状に変形させる前の前記モールド上のマークの位置に対し、前記パターン面を前記凸形状に変形させることに起因して当該マークが基板面と平行な方向にシフトする量を示すシフト量を求める工程と、前記パターン面を前記凸形状に変形させた状態において、前記モールド上のマークとそれに対応する前記基板上のマークとの相対位置を検出する工程と、前記相対位置に対し前記シフト量を考慮した結果に基づいて、前記パターン面を前記凸形状に変形させた状態で前記モールドと前記基板との位置合わせを行う工程とを含む。

本発明によれば、例えば、モールドと基板とのアライメントを精度よく行う上で有利な技術を提供することができる。

第１実施形態のインプリント装置１００を示す図である。 パターン面が基板に向けて撓んだ凸形状に変形したときのモールドを示す断面図である。 モールド上のマークと基板上のマークとを示す図である。 基板上のマークと複数の検出部との位置関係をＺ方向から見たときの図である。 モールドが基板上の樹脂に接触する前後におけるモールドのパターン面の断面の形状を示す図である。 第１実施形態のインプリント装置におけるインプリント処理を示すフローチャートである。 気室の圧力とシフト量との対応関係を示す図である。 モールドを傾けて基板上の樹脂に接触させる場合のモールドと基板とを示す断面図である。

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、同一の部材ないし要素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実施形態＞
本発明の第１実施形態のインプリント装置１００について、図１を参照しながら説明する。インプリント装置１００は、微細な凹凸のパターンが形成されたモールドを基板上のインプリント材（樹脂）に接触させた状態で樹脂を硬化させ、硬化した樹脂からモールドを剥離する工程によって基板上にパターンを転写するインプリント処理を行う。また、インプリント装置１００は、基板上に形成されたショット領域ごとにモールドとのアライメント（ダイバイダイアライメント）を行い、上述したインプリント処理を行う。

現在実用化されているインプリント装置においては、熱サイクル法と光硬化法とが適用されている。熱サイクル法では、インプリント材として熱可塑性樹脂が基板上に供給（塗布）される。そして、当該熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で当該樹脂を介して基板にモールドを接触させ、冷却した後に樹脂からモールドを剥離することで基板上にパターンを形成することができる。一方で、光硬化法では、インプリント材として紫外線硬化樹脂が基板上に供給される。そして、当該紫外線硬化樹脂を介して基板にモールドを接触させた状態で当該樹脂に紫外線を照射し、紫外線の照射により当該樹脂が硬化した後、樹脂からモールドを剥離することで基板上にパターンを形成することができる。熱サイクル法では、温度制御による転写時間の増大と温度変化による寸法精度の低下といった問題が生じてしまう。その一方で、光硬化法では、そのような問題が生じないため、現時点では、光硬化法がナノスケールの半導体デバイスなどの量産において有利であり、当該光硬化法がインプリント装置に適用されている。第１実施形態のインプリント装置１００は、基板上に紫外線硬化樹脂を塗布し、当該樹脂に紫外線を照射する光硬化法を適用している。

図１は、第１実施形態のインプリント装置１００を示す概略図である。第１実施形態のインプリント装置１００は、モールド３を保持するインプリントヘッド４（モールド保持部）と、基板２を保持する基板ステージ１と、基板上に供給された紫外線硬化樹脂（以下、樹脂）を硬化させる紫外線を射出する光源８とを含む。また、インプリント装置１００は、モールドの側面に力（第２の力）を加えるアクチュエータ１０と、モールド上のマーク７と基板上のマーク６とを検出する複数の検出部５（スコープ）と、モールド３を変形させる変形部１１と、制御部１２とを含む。制御部１２は、ＣＰＵやメモリを含み、インプリント装置１００の全体（インプリント装置１００の各部）を制御する。即ち、制御部１２は、モールド３と基板２とのアライメント（位置合わせ）を制御するとともに、インプリント装置１００におけるインプリント処理を制御する。

モールド３は、通常、石英など紫外線を透過させることができる材料で作製される。モールド３の基板側の面（パターン面３ａ）の一部には、基板上の樹脂に転写される凹凸のパターン７ａと、基板２とのアライメントを行うためのマーク７ｂとを含むパターン部３ｂが形成されている。また、モールド３のパターン面と反対側の面には、パターン部３ｂ付近の厚みが薄くなるように掘り込まれた凹部３ｃが形成されている。このように、パターン部３ｂ付近を薄くすることで、後述する気室１３に圧力を加えたときにモールド３（パターン面３ａ）が変形しやすい状態にしている。基板２は、例えば、単結晶シリコン基板などが用いられる。基板２の上面（被処理面）には、樹脂が塗布され、基板２に塗布された樹脂とモールドとが接触する。樹脂とモールド３（パターン部３ｂ）とが接触した状態で紫外線を照射することによって当該樹脂を硬化させ、硬化した樹脂からモールド３を剥離することによって樹脂にモールド３のパターンを転写することができる。

インプリントヘッド４は、真空吸着力や静電力などによりモールド３を保持する。インプリントヘッド４には、モールド３と接触する面に凹部４ａが形成されており、インプリントヘッド４の凹部４ａは、モールド３により覆われてほぼ密閉された空間となる。インプリントヘッド４の凹部４ａとモールド３の凹部３ｃとによって規定される空間を、以下では気室１３と呼ぶ。気室１３は、配管を介して変形部１１に接続されている。変形部１１は、気室１３に圧縮空気を供給する供給源と気室１３を真空にする真空源とを切り換えるための切換え弁やサーボバルブなどの圧力調整器を含む。気室１３への圧力は、供給源や途中の経路並びに気室１３内等の圧力センサーを構成して計測してもよい。また、供給源自体が加えている圧力でもよい。

この変形部１１によってインプリント処理時に、例えば、モールド３を基板上の樹脂に接触させる時（押印時）に気室の圧力を上げるように気室１３の圧力を制御する。これにより、図２に示すように、パターン面３ａが基板２に向けて撓んだ凸形状になるようにモールド３に力を加え、モールド３を変形させることができる。図２は、パターン面３ａが基板２に向けて撓んだ凸形状に変形したときのモールド３を示す断面図である。このようにモールド３を変形させて基板上の樹脂に接触させると、モールド３のパターン面３ａがその中心部から外側に向かってパターンが樹脂に接触していく。そのため、モールド３のパターン７ａに気泡が閉じ込められることを抑制することができる。その結果、基板上に転写されるパターンの欠損を防止することができる。ここで、変形部１１は、モールド３と基板上の樹脂とがパターン面３ａの中心部から外側に向かって徐々に接触していくにつれて気室１３の圧力を徐々に下げていく。即ち、パターン面３ａが基板上の樹脂に徐々に接触していくにつれてモールド３に加えられる力が徐々に弱められる。これにより、パターン部３ｂの全体（モールド３のパターン全体）が基板上の樹脂に接触した際にはパターン面３ａの変形が小さくなり、パターン面３ａをほぼ平坦な状態にすることができる。また、変形部１１は、モールド３を硬化した樹脂から剥離する際には、気室１３の圧力を徐々に上げていく。これにより、モールド３のパターン面３ａがその外側から中心部に向かって樹脂から徐々に剥離されるため、基板上に転写されるパターンの欠損を防止することができる。

検出部５は、インプリントヘッド４の凹部４ａ内に複数配置されており、樹脂を硬化させるための紫外線が遮られることを防ぐために傾けられている。各検出部５は、基板上のショット領域に形成されたマーク６（以下、基板上のマーク６）と、モールド３に形成されたマーク７ｂ（以下、モールド上のマーク７ｂ）とを検出する。そして、制御部１２は、各検出部５からの検出結果を用いてモールド３と基板２との相対位置を求め、基板ステージ１やインプリントヘッド４を移動させ、モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６とが重なり合うようにアライメントを行う。このとき、モールド３のパターン部３ｂと基板上のショット領域との間に形状差が生じ、モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６とが重ならない場合がある。この場合、制御部１２は、例えば圧電素子などのアクチュエータ１０を用いてモールド３の側面から力を加え、モールド３のパターン部３ｂが当該ショット領域に重なるようにモールド３のパターン面３ａ（パターン部３ｂ）の形状差を変更する。これにより、基板上のショット領域にモールド３のパターン部３ｂを精度よく重ね合わせてインプリント処理を行うことができる。モールド３のパターン部３ｂと基板上のショット領域との形状差は、倍率や歪み、台形形状、平行四辺形形状などを含む。

ここで、モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６とを検出部５により検出し相対位置を求める方法について、図３および図４を参照しながら説明する。まず、モールド上のマーク７ｂおよび基板上のマーク６について、図３を参照しながら説明する。図３（ａ）はモールド上のマーク７ｂを示し、図３（ｂ）は基板上のマーク６を示し、図３（ｃ）および（ｄ）はモールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６とを重ね合わせた結果を示す。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、モールド上のマーク７ｂおよび基板上のマーク６は、互いに異なるピッチを有する格子パターンを構成している。そのため、モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６とを重ね合わせると、図３（ｃ）に示すように、それらのピッチ差に応じて明るい部分と暗い部分とが交互に配列したモアレ模様を生じさせることができる。モアレ模様は、２つの格子パターン（モールド上のマーク７ｂ、および基板上のマーク６）の相対位置の変化に応じて明るい部分と暗い部分との位置が変化する。例えば、モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６とを相対的にＸ方向にずらすと、図３（ｃ）に示されるモアレ模様は、図３（ｄ）に示されるモアレ模様に変化する。モアレ模様の変化は、モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６との相対位置の差を拡大して投影しているため、検出部５においてモールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６との相対位置を精度よく検出することができる。ここで、第１実施形態では、モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６との相対位置は、それらを重ね合わせることにより生じるモアレ模様を用いて検出部５により検出されるが、それに限られるものではない。例えば、Ｂｏｘ ｉｎ Ｂｏｘマークを用いるなど、モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６とを検出部５によって検出できればよい。

次に、複数の検出部５の配置について、図４を参照しながら説明する。図４は、基板上のマーク６と複数の検出部５との位置関係をＺ方向から見たときの図である。基板上のショット領域２ａは、複数のチップ領域２ｂ（図４では６つ）を含み、ショット領域２ａの四隅にはＸ方向検出用マーク６ｘとＹ方向検出用マーク６ｙとがそれぞれ形成されている。Ｘ方向検出用マーク６ｘは、図３（ａ）に示すように、格子パターンがＸ方向に沿って配列したマーク６であり、Ｙ方向検出用マーク６ｙは、図３（ａ）に示すマーク６を９０度回転させたように、格子パターンがＹ方向に沿って配列したマークである。ここで、モールド上のマーク７ｂは、図３（ｂ）を用いて説明したように、基板上のマーク６とはピッチの異なる格子パターンで構成されており、基板上のマーク６の位置と対応するモールド上の位置に配置されている。複数の検出部５は、それぞれが基板上（ショット領域上）の１つのマーク６（６ｘまたは６ｙ）を当該マーク６に対応するモールド上のマーク７ｂを介して観察（検出）するように配置されている。検出部５の検出結果から、基板上のマーク６とモールド上のマーク７ｂとの相対位置が求められる。例えば、検出部５−１、２、５および６は、基板上のＸ方向検出用マーク６ｘと当該マーク６ｘに対応するモールド上のマーク７ｂとを検出する。検出部５−３、４、７および８は、基板上のＹ方向検出用マーク６ｙと当該マーク６ｙに対応するモールド上のマーク７ｂとを検出する。

このように複数の検出部５を用いてショット領域２ａの四隅に形成されたマーク６と、モールド上のマーク７ｂとを検出し、検出結果からショット領域２ａとモールド３のパターン部３ｂとの相対位置を求めることができる。そして、制御部１２は、複数の検出部５によりそれぞれ検出された当該相対位置に基づいて、ショット領域２ａとモールド３のパターン部３ｂとが重なり合うようにアライメントを制御する。また、複数の検出部５における検出結果から、ショット領域２ａとモールド３のパターン部３ｂとの間における相対的な形状差（倍率、台形や平行四辺形への変形、ねじれなど）を検出することもできる。例えば、複数の検出部５において、モールド上のマーク７ｂが基板上のマーク６より外側に向かって同じ量だけずれていると検出された場合、ショット領域２ａとモールド３のパターン部３ｂとの間では倍率差が生じていることとなる。このような倍率差が生じている場合、アクチュエータ１０によってモールド３の側面から力を加えることにより、モールド上のマーク７ｂを基板上のマーク６に重ね合わせることができる。

上述のように構成されたインプリント装置１００において、ショット領域２ａとモールド３のパターン部３ｂとのアライメントを、パターン部３ｂの全体が基板上の樹脂に接触した状態で行う場合を想定する。この場合では、モールド３のパターン面３ａと基板上の樹脂との接触面積が大きいため、それらの間においてせん断応力が大きくなってしまう。特に、インプリント処理では、接触面積の大きさに加えて、樹脂の厚みがｎｍオーダーと薄いため、せん断応力はさらに大きくなってしまう。即ち、パターン部３ｂの全体が基板上の樹脂に接触した状態では、パターン面３ａと基板上の樹脂との間におけるせん断応力によってモールド３と基板２との相対位置を変更しづらく、モールド３と基板２とのアライメントに相応の時間が掛ってしまう。そのため、モールド３と基板２とのアライメントに要する時間がモールド３のパターン７ａへの樹脂の充填が完了するまでの時間より長くかかってしまい、インプリント装置のスループットが低下してしまうことがあった。したがって、インプリント装置１００には、モールド３と基板２とを近づけている状態のとき、即ち、パターン面３ａを基板２に向けて撓んだ凸形状に変形している状態のときにもモールド３と基板２とのアライメントを行うことが望まれる。

しかしながら、モールド３が変形している状態では、その変形に応じてモールド上のマーク７ｂの位置が基板面（ＸＹ面）と平行な方向にシフトしてしまうため、モールド３と基板２とのアライメントを精度よく行うことが困難となっていた。例えば、図５に、モールド３が基板上の樹脂に接触する前後におけるモールド３のパターン面３ａ（パターン部３ｂ）の断面の形状を示す。図５（ａ）は、モールド３が基板上の樹脂に接触する前、即ち、パターン面３ａを基板２に向けて撓んだ凸形状に変形している状態における当該パターン面３ａの断面の形状を示す。また、図５（ｂ）は、モールド３のパターン部３ｂ全体が基板上の樹脂に接触している状態、即ち、パターン面３ａの変形が小さい状態（パターン面３ａがほぼ平坦である状態）における当該パターン面３ａの断面の形状を示す。図５に示すように、パターン面３ａが変形している状態（図５（ａ））では、パターン面３ａがほぼ平坦な状態（図５（ｂ））と比較して、モールド上のマーク７ｂが基板面と平行な方向（−Ｘ方向）にシフトしていることがわかる。即ち、モールド３のパターン面３ａと基板面（マークが形成されている面）とが平行であれば、マーク７ｂのシフトは生じない。つまり、モールド３のパターン面３ａと基板面とが平行な状態で検出されるモールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６との相対位置と、非平行な状態で検出されるモールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６との相対位置とが異なってしまう。そこで、第１実施形態のインプリント装置１００では、パターン面３ａを凸形状に変形している状態において、パターン面３ａの変形によってモールド上のマーク７ｂが基板面と平行な方向にシフトする量を示すシフト量を取得する取得部を含む。そして、インプリント装置１００は、パターン面３ａを凸形状に変形している状態において、取得部により取得されたシフト量を考慮してモールド３と基板２とのアライメントを行う。ここで、第１実施形態では、制御部１２は取得部を含むように構成されており、制御部１２が当該シフト量を取得する機能を有するものとして説明するが、それに限定されるものではなく、制御部１２と取得部とを別々のものとして構成もよい。

第１実施形態のインプリント装置１００におけるインプリント処理について、図６を参照しながら説明する。図６は、第１実施形態のインプリント装置１００におけるインプリント処理を示すフローチャートである。図６に示すインプリント処理は、図１に示した制御部１２が有する記憶部に格納されているプログラムを実行することで実施される。また、制御部１２が有する処理部は、記憶部に格納されたプログラムを処理する。本発明のインプリント処理は、制御部１２の記憶部に格納されたプログラムに従って実行される。

Ｓ７１では、制御部１２は、基準プレート９のマーク９ａがモールド上のマーク７ｂの下方に配置されるように、即ち、モールド上のマーク７ｂと基準プレート９のマーク９ａが検出部５において重なり合って見えるように基板ステージ１の移動を制御する。この段階では、モールド３のパターン面３ａは変形していない状態である。基準プレート９は、例えば図１に示すように、基板２を保持する基板ステージ１上に配置されている。また、Ｓ７１では、モールド上のマーク７ｂと基準プレート９のマーク９ａとが検出部５の計測範囲（例えば、焦点深度）内に含まれている必要がある。そのため、制御部１２は、インプリントヘッド４または基板ステージ１のＺ方向における移動を制御して、モールド３と基準プレート９との間のＺ方向における相対位置を調整してもよい。

Ｓ７２では、制御部１２は、モールド３に加えられる力を変更しながらシフト量を検出部５により検出し、モールド３に加えられる力とシフト量との対応関係を表す情報を得る。例えば、制御部１２は、モールドに加えられる力として、気室１３の圧力を変更するように変形部１１を制御する。これによりモールド３のパターン面３ａを基板２に向けて撓んだ凸形状に変形させることができる。このとき、基準プレート９のマーク９ａの位置が基準位置となり、パターン面３を変形させた状態におけるモールド上のマーク７ｂの位置と当該基準位置との差がシフト量となる。したがって、気室１３の圧力を変更して、その際におけるモールド上のマーク７ｂと基準プレート９のマーク９ａとの位置の差をシフト量として検出部５により検出（計測）する工程を繰り返す。これにより、図７に示すように、気室１３の圧力とシフト量との対応関係を取得することができる。図７では、４つの計測値が１次関数で近似されており、その近似された１次関数が、モールドに加えられる力とシフト量との対応関係を表す情報として制御部１２に記憶される。ここで、図７では、複数の計測点を１次関数で近似したが、それに限られるものではなく、例えば、モールド３の保持方法やモールド３に力を加える方法などに応じて、１次関数ではなく、２次以上の関数や多項式などによって近似してもよい。また、図７は、モールド上の１つのマーク７ｂにおいて求められた気室１３の圧力とシフト量との対応関係を示している。そのため、図７に示すような当該対応関係は、モールド上のマーク７ｂごとに取得されうる。

第１実施形態のインプリント装置１００では、基準プレート９を用い、モールド上のマーク７ｂと基準プレート９のマーク９ａとの差をシフト量として取得したが、それに限られるものではなく、基準プレート９を用いずにシフト量を取得してもよい。例えば、制御部１２は、モールド３のパターン面３ａが変形していない状態で検出されたモールド上のマーク７ｂの位置を基準位置として記憶しておく。そして、制御部１２は、モールド３のパターン面３ａが変形した状態において検出されたモールド上のマーク７ｂの位置と制御部１２に記憶された基準位置との差をシフト量とすることができる。また、基板上のマーク６を用いてシフト量を取得してもよい。例えば、制御部１２は、モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６とが検出部５において重なり合って見えるように（モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６とが一致するように）、モールド上のマーク７ｂを基板上のマーク６の下方に配置する。このとき、複数の検出部５のうち、モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６とが重なり合って見えない検出部５が生じてしまう場合がある。この場合は、モールド３のパターン部３ｂと基板上のショット領域との間に形状差が生じていることとなる。そのため、上述したアクチュエータ１０によってモールド３の側面から力を加えて、モールド上の全てのマーク７ｂが、それぞれに対応する基板上のマーク６に重なり合うようにモールド３のパターン面３ａにおける形状差を補正してもよい。これにより、モールド３のパターン面３ａが基板に向けて撓んだ凸形状に変形していない状態において、モールド上の全てのマーク７ｂを基板上のマーク６にそれぞれ重ね合わすことができ、そのときの基板上のマーク６の位置を基準位置とすることができる。そして、モールド３のパターン面３ａが変形した状態で検出されたモールド上のマーク７ｂの位置と基準位置との差をシフト量とすることができる。

Ｓ７３では、制御部１２は、インプリント処理を行う対象となる基板上のショット領域２ａがモールド３のパターン部３ｂの下に配置されるように基板ステージ１を制御する。Ｓ７３では、パターン面３ａは凸形状に変形していない状態であるため、この工程においてモールド３のパターン部３ｂとショット領域との間の形状差を補正しておくと、後の工程においてモールドとショット領域とのアライメントが容易となる。そのため、Ｓ７３では、上述したアクチュエータ１０によってモールドの側面から力を加えて、モールド上の全てのマークが、それぞれに対応する基板上のマーク６に重なり合うようにモールド３のパターン面３ａにおける形状差を補正してもよい。

Ｓ７４では、制御部１２は、気室１３に圧力を加えるように変形部１１を制御し、モールド３のパターン面３ａを凸形状に変形させる。Ｓ７５では、制御部１２は、モールド３のパターン面３ａが凸形状に変形した状態で、インプリントヘッド４を降下させる。即ち、制御部１２は、インプリントヘッド４を−Ｚ方向に移動させて、モールド３と基板２との間の距離を小さくしていく。第１実施形態のインプリント装置１００では、モールド３と基板２との間の距離を小さくする方法として、インプリントヘッド４を−Ｚ方向に移動させているが、それに限られるものではない。例えば、基板ステージ１を＋Ｚ方向に移動させてもよいし、インプリントヘッド４および基板ステージ１の両方を移動させてもよい。

Ｓ７６では、制御部１２は、モールド上のマーク７ｂと基板上のマーク６とを検出するように検出部５を制御する。Ｓ７７では、制御部１２は、Ｓ７２において得たモールド３に加えられる力とシフト量との対応関係を表す情報から、モールド３に加えられる力に応じたシフト量を取得する。上述したように当該情報は、例えば１次関数として制御部１２に記憶されている。そのため、制御部１２は、モールド３に加えられる力（気室１３の圧力）を変形部１１から取得し、制御部１２に記憶された情報（１次関数）を用いて、その圧力に応じたシフト量を計算することができる。

Ｓ７８では、制御部１２は、パターン面が変形した状態で、Ｓ７６において検出部５により検出された検出結果から求めた相対位置と、Ｓ７７において取得したシフト量とを用いてモールド３とショット領域２ａとのアライメントを行う。Ｓ７９では、制御部１２は、モールド３のパターン部３ｂ全体が基板上の樹脂に接触したか否か、即ち、モールド３のパターン面３ａの変形が小さくなり、シフト量が小さくなった状態か否かを判断する。Ｓ７９においてパターン部３ｂの全体が接触していないと判断された場合は、Ｓ７６に戻り、モールド３とショット領域２ａとをアライメントする工程（Ｓ７６〜Ｓ７８）を繰り返す。これにより、モールド３のパターン面３ａが凸形状に変形している状態、かつパターン部３ｂの全体が基板上の樹脂に接触していない状態（パターン部３ｂの一部のみが樹脂に接触している状態）でアライメントを繰り返すことができる。また、上述したように、パターン部３ｂの一部が基板上の樹脂に接触してからパターン部３ｂの全体が当該樹脂に接触するまでの間、即ち、モールドと樹脂とが徐々に接触していく過程においては、気室１３の圧力を変えるためシフト量も変化していく。このような過程においても、Ｓ７９においてアライメントを繰り返すことにより、モールド３に加えられる力に応じたシフト量を当該情報から逐次的に取得してアライメントを行うことができる。一方で、Ｓ７９においてパターン部３ｂの全体が接触したと判断された場合は、Ｓ８０に進む。

Ｓ８０では、制御部１２は、モールド３のパターン部３ｂの全体と基板上の樹脂とが接触した状態で、モールド３とショット領域２ａとのアライメントを行う。上述したように、モールド３のパターン部３ｂの全体と基板上の樹脂とが接触した状態では、せん断応力によりモールド３と基板２との相対位置を変更することが難しい。第１実施形態のインプリント装置１００では、モールド３のパターン面３ａと基板上の樹脂とが接触する前に、パターン面３ａが凸形状に変形している状態でモールド３とショット領域２ａとのアライメントを行うことができる。そのため、第１実施形態のインプリント装置１００では、モールド３のパターン部３ｂの全体が基板上の樹脂に接触した状態においては、モールド３とショット領域２ａとのアライメントの微調整を行うだけでよい。即ち、モールド３のパターン部３ｂの全体と基板上の樹脂とが接触した状態でのアライメントに要する時間を短縮することができる。したがって、モールド３とショット領域とのアライメントを、モールドのパターンへの樹脂の充填が完了する前に終わらせることができる。

Ｓ８１では、制御部１２は、モールド３のパターン７ａへの樹脂の充填が完了したか否かを判断する。モールド３のパターン７ａへの樹脂の充填が完了していない場合は待機し（Ｓ８１を繰り返す）、モールド３のパターン７ａへの樹脂の充填が完了した場合はＳ８２に進む。Ｓ８２では、制御部１２は、基板上の樹脂に紫外線を照射するように光源８を制御する。Ｓ８３では、制御部１２は、紫外線の照射により硬化した基板上の樹脂からモールド３を剥離するようにインプリントヘッド４を＋Ｚ方向に移動させる。これにより、モールド３のパターン７ａを基板上の樹脂に転写することができる。第１実施形態のインプリント装置１００では、インプリントヘッド４を＋Ｚ方向に移動させているが、それに限られるものではない。例えば、基板ステージ１を−Ｚ方向に移動させてもよいし、インプリントヘッド４および基板ステージ１の両方を移動させてもよい。

上述したように、第１実施形態のインプリント装置１００は、モールド３のパターン面３ａが変形している状態において、モールド３の変形によって生じるシフト量を考慮してモールド３と基板とのアライメントを行う。これにより、モールド３のパターン部３ｂの全体が基板上の樹脂に接触する前においてもアライメントを精度よく行うことができる。そのため、モールド３のパターン部３ｂの全体が基板上の樹脂に接触している状態においては、モールド３と基板２とのアライメントの微調整を行うだけでよい。したがって、モールド３のパターン部３ｂの全体と基板上の樹脂とが接触した状態でのアライメントに要する時間を短縮することができる。

ここで、第１実施形態のインプリント装置１００は、モールド３に加えられる力を変更しながらシフト量を検出部５により検出し、モールド３に加えられる力とシフト量との対応関係を表す情報を取得したが、それに限られるものではない。例えば、インプリント装置１００は、モールド３のパターン面３ａの変形量を直接計測する計測部を含んでもよい。このように計測部を含むインプリント装置１００は、モールド３に加えられる力を変更しながら、パターン面３ａの変形量を当該計測部により計測し、シフト量を検出部５により検出する。そして、インプリント装置１００は、パターン面３ａの変形量とシフト量との対応関係を示す情報を取得する。この場合では、Ｓ７７において、制御部１２は、モールド３のパターン面３ａの変形量を計測部から取得し、取得した変形量に応じたシフト量を、パターン面３ａの変形量とシフト量との対応関係を示す情報を用いて計算することができる。計測部としては、例えば、モールド３のパターン面３ａと基板２との距離を光を用いて計測するギャップ計測機構を用いることができる。このギャップ計測機構は、計測用光源から射出された光を基板に照射する。このとき、計測用光源から射出された光は、モールドを透過して基板を照射する。モールドと樹脂と基板とで干渉された干渉光を撮像素子で観察することにより、パターン面３ａと基板２との距離を計測することができる。

また、本実施形態では、モールド３を凸形状に変形させているが、それに限られるものではなく、例えば、基板２を凸形状に変形させてもよい。このように基板２を凸形状に変形させた場合であっても、同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、モールド３を凸形状に変形させた場合に生じるモールド上のマーク７ｂのシフトについて説明したが、本発明は、モールド３を凸形状に変形させた場合に限られるものではない。例えば、モールド３のパターン面３ａと基板面とが非平行な状態であればモールド上のマーク７ｂのシフトが生じうる。例えば、図８に示すように、パターン部３ｂをその端部から基板上の樹脂１４に徐々に接触させることができるようにモールド３を基板２に対して相対的に傾けた場合に、モールド３のパターン面３ａと基板面とが非平行な状態になる。図８（ａ）は、モールド３と基板上の樹脂１４とが接触する前の状態、即ち、モールド３を傾けた状態（パターン面３ａと基板面とが非平行な状態）におけるモールド３と基板２とを示す断面図である。図８（ｂ）は、モールド３と基板上の樹脂１４とが接触した後の状態、即ち、パターン面３ａと基板面とがほぼ平行である状態におけるモールド３と基板２とを示す断面図である。このように、モールド３を傾けると、そのモールド３の傾きに応じてモールド上のマーク７ｂの位置が基板面と平行な方向にシフトしうる。即ち、モールド上のマーク７ｂの位置が基板上のマーク６に対してシフトしうる。この場合も、上述したモールド３を凸形状に変形させた（撓ませた）場合と同様に、予めモールド３の傾きとモールド上のマーク７ｂの位置のシフト量との関係を求めておく。そして、モールド３を基板２に対して相対的に傾けた状態において、モールド３の傾きによって生じるシフト量を考慮してモールド３と基板とのアライメントを行う。これにより、モールド３のパターン部３ｂの全体が基板上の樹脂１４に接触する前においてもアライメントを精度よく行うことができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかける物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された樹脂に上記のインプリント装置およびインプリント方法を用いてモールドのパターンを形成する工程（基板にインプリント処理を行う工程）と、かかる工程でパターンが形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。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。

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および変更が可能である。

Claims (13)

1. パターンとマークとが形成されたパターン面を有するモールドと基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させることにより、前記基板上に前記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、
   前記モールドと前記インプリント材とを前記パターン面の中心部から外側に向かって徐々に接触させることができるように、前記モールドに力を加えて前記パターン面を前記基板に向けて撓んだ凸形状に変形させる工程と、
   前記パターン面を前記凸形状に変形させる前の前記モールド上のマークの位置に対し、前記パターン面を前記凸形状に変形させることに起因して当該マークが基板面と平行な方向にシフトする量を示すシフト量を求める工程と、
   前記パターン面を前記凸形状に変形させた状態において、前記モールド上のマークとそれに対応する前記基板上のマークとの相対位置を検出する工程と、
   前記相対位置に対し前記シフト量を考慮した結果に基づいて、前記パターン面を前記凸形状に変形させた状態で前記モールドと前記基板との位置合わせを行う工程と、
   を含む、ことを特徴とするインプリント方法。
2. 前記シフト量を求める工程では、前記パターン面を前記凸形状に変形させる前において、前記モールド上のマークが前記基板上のマークに一致するように前記モールドに第２の力を加えて前記パターン面と前記基板との形状差を変更した状態における前記モールド上のマークの位置を基準位置とし、前記パターン面を前記凸形状に変形させることによって前記方向にシフトする前記モールド上のマークの位置と前記基準位置との差を前記シフト量として推定する、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
3. 前記パターン面を前記凸形状に変形させるために前記モールドに加えられる前記力は、前記モールドと前記インプリント材とが前記パターン面の中心部から外側に向かって徐々に接触していくにつれて弱められ、
   前記シフト量を求める工程では、前記パターン面を前記凸形状に変形させるために前記モールドに加えられる力に基づいて前記シフト量を求める、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方法。
4. 前記パターン面を前記凸形状に変形させるために前記モールドに加えられる力と、前記モールド上のマークが前記方向にシフトする量との対応関係を表す情報を生成する工程を更に含み、
   前記シフト量を求める工程では、前記情報と前記パターン面を前記凸形状に変形させるために前記モールドに加えられる力とに基づいて、前記シフト量を求める、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方法。
5. 前記パターン面を前記凸形状に変形させたときの前記パターン面の変形量と、前記モールド上のマークが前記方向にシフトする量との対応関係を表す情報を生成する工程を更に含み、
   前記シフト量を求める工程では、前記情報と前記パターン面の前記変形量とに基づいて、前記シフト量を求める、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方法。
6. 前記情報を生成する工程は、前記モールドに力を加えていない状態における前記モールド上のマークの位置を基準位置として設定する設定工程と、前記パターン面を前記凸形状に変形させるために前記モールドに加えられる力を変更しながら前記基準位置に対して前記モールド上のマークがシフトする量を計測する計測工程とを含み、前記計測工程での結果に基づいて前記情報を生成する、ことを特徴とする請求項４又は５に記載のインプリント方法。
7. 前記モールドと前記インプリント材とが徐々に接触していく過程において、前記パターン面を前記凸形状に変形させるために前記モールドに加えられる力に応じた前記シフト量を前記情報から逐次的に取得し、逐次的に取得された前記シフト量と前記相対位置とを用いて前記モールドと前記基板とを位置合わせする、ことを特徴とする請求項４乃至６のうちいずれか１項に記載のインプリント方法。
8. 前記情報を生成する工程では、前記基板が配置された基板ステージに設けられた基準プレートのマークを、前記パターン面が前記凸形状に変形していない状態の前記モールド上のマークの下方に配置し、前記パターン面が前記凸形状に変形することによってシフトした当該モールド上のマークの位置と前記基準プレートのマークの位置との差を計測することにより前記情報を生成する、ことを特徴とする請求項４乃至７のうちいずれか１項に記載のインプリント方法。
9. 前記シフト量を求める工程、前記相対位置を検出する工程、および前記位置合わせを行う工程は、前記パターン面の中心部が前記インプリント材に接触する前に行われる、ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のインプリント方法。
10. 前記シフト量を求める工程、前記相対位置を検出する工程、および前記位置合わせを行う工程は、前記パターン面の中心部が前記インプリント材に接触してから前記モールドのパターン全体が当該インプリント材に接触するまでの間に行われる、ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のインプリント方法。
11. 前記位置合わせを行う工程では、前記相対位置を前記シフト量で補正した結果に基づいて、前記パターン面を前記凸形状に変形させた状態で前記モールドと前記基板との位置合わせを行う、ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のインプリント方法。
12. パターンとマークとが形成されたパターン面を有するモールドと基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させることにより、前記基板上に前記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、
    前記モールドと前記インプリント材とを前記パターン面の中心部から外側に向かって徐々に接触させることができるように、前記モールドに力を加えて前記パターン面を前記基板に向けて撓んだ凸形状に変形させる変形部と、
    前記変形部により前記パターン面を前記凸形状に変形させた状態において、前記モールド上のマークとそれに対応する前記基板上のマークとの相対位置を検出する検出部と、
    前記パターン面を前記凸形状に変形させる前の前記モールド上のマークの位置に対し、前記変形部によって前記パターン面を前記凸形状に変形させることに起因して当該マークが基板面と平行な方向にシフトする量を示すシフト量を求め、前記検出部で検出された前記相対位置に対し前記シフト量を考慮した結果に基づいて、前記パターン面が前記凸形状に変形している状態で前記モールドと前記基板との位置合わせを制御する制御部と、
    を含む、ことを特徴とするインプリント装置。
13. 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方法を用いて、基板上にインプリント材のパターンを形成する形成ステップと、
    前記形成ステップで前記インプリント材のパターンが形成された前記基板を加工する加工ステップと、を有し、
    前記加工ステップで加工された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。