JP2016021441A - 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位置合わせに有利なインプリント装置を提供する。
【解決手段】インプリント装置１で、前記モールド７と前記基板１４との位置ずれの信号を出力する検出部２と、前記信号の増幅器２７と、制御部６と、を有し、前記モールド７とインプリント材とが接触させて１つの方向に移動させる場合に加わる力は、始点からの移動量が閾値を超えない第１領域では第１増加率、前記閾値を超える第２領域では前記第１増加率よりも小さい第２増加率、前記制御部６は、前記モールド７に対して前記基板１４を第１方向に前記閾値を超えて移動させる第１動作と、第１方向とは逆の第２方向に前記閾値を超えない移動量だけ移動させる第２動作とによって前記位置合わせを行い、前記第１動作では、前記増幅器２７のゲインを、前記第１領域において第１ゲインに設定し、前記第２領域の少なくとも一部において前記第１ゲインよりも小さい第２ゲインに設定する。
【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技術に加え、基板上の未硬化樹脂をモールド（型）で成形して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（パターン）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。

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（インプリント領域）に光硬化性樹脂（紫外線硬化樹脂）を供給（塗布）し、かかる樹脂（未硬化樹脂）をモールドで成形する。そして、光（紫外線）を照射して樹脂を硬化させ、基板上の硬化した樹脂からモールドを引き離す（離型する）ことで、樹脂のパターンが基板上に形成される。

インプリント処理が施される基板は、デバイスの製造工程において、例えば、スパッタリングなどの成膜工程で加熱処理を経ているため、基板全体が拡大又は縮小し、平面内の直交する２軸方向で形状（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、基板上の樹脂とモールドとを接触させる際に、基板に形成されているパターン（基板側パターン）の形状とモールドに形成されているパターン（モールド側パターン）の形状とを整合させる必要がある。インプリント装置は、モールドの側面から外力を加えたり、モールドを加熱したりして、モールド側パターンを変形させる形状補正機構（倍率補正機構）を有している。

ここで、インプリント装置を、例えば、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。この場合、ＩＴＲＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）によれば、重ね合わせ精度は、６．４ｎｍである。従って、これに対応するためは、形状補正も数ｎｍ以下の精度で実施する必要がある。

基板側パターンの形状とモールド側パターンの形状とを整合させて重ね合わせ精度を改善するための技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示されている技術では、モールドを保持するモールドチャックによってモールドを変形させて、基板側パターンとモールド側パターンとを整合させている。また、モールドと基板との位置合わせ（アライメント）を行うための技術も提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に開示されている技術では、モールドと基板上の樹脂とが接触した状態においてモールドと基板との位置合わせを行う際に、樹脂に対するモールドの押圧力を低下させることで、モールドと基板との位置関係の調整を容易にしている。

特開２０１０−０８０７１４号公報 特開２００７−１３７０５１号公報

インプリント装置では、基板上に形成されるパターンの微細化が進むにつれて、後工程のエッチングプロセスのために、インプリント処理時の樹脂（残膜）の厚さを薄くする必要がある。従って、樹脂の成形時には、モールドと基板との間に数十ｎｍ以下の厚さの樹脂が挟持されることになる。このようなオーダーの微小な間隙（ギャップ）に挟持された液体は構造化し、大きな粘弾性特性を有するようになることが知られている。

モールドと基板上の樹脂とが接触した状態（モールドと基板との間に樹脂が挟持された状態）で位置合わせのためにモールドと基板とを相対的に移動させると、モールドと基板とに、せん断方向（接触面に平行な方向）に樹脂の粘弾性による力が加わる。また、モールドと基板との間に異物が挟まれていると、かかる異物によってモールドと基板とがかみ合い、モールドと基板とに、上述と同様に、せん断方向の力が加わる。

このようなせん断方向の力は、モールドと基板との位置合わせにおいて外乱力として働くため、モールドと基板との位置合わせの制御性を低下させてしまう。換言すれば、モールドと基板との位置合わせにおいて、モールドや基板にせん断方向の力が生じると、モールドと基板との位置合わせ精度が低下したり、モールドと基板との位置合わせに要する時間が長くなったりする。

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位置合わせ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、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装置であって、前記基板の表面に平行な方向における前記モールドと前記基板との位置を検出することで、前記モールドと前記基板との位置ずれの信号を出力する検出部と、前記信号を増幅する増幅器と、前記増幅器で増幅された前記信号に基づいて、前記モールドと前記基板との位置合わせを行う制御部と、を有し、前記モールドと前記基板上のインプリント材とが接触した状態で前記モールドと前記基板とを相対的に１つの方向に連続的に移動させる場合に前記モールド及び前記基板の少なくとも一方に加わる前記方向の力は、当該移動を開始するときの前記基板の位置を始点として、前記モールドに対する前記基板の前記始点からの移動量が閾値を超えない第１領域では第１増加率で増加し、前記閾値を超える第２領域では前記第１増加率よりも小さい第２増加率で増加し、前記制御部は、前記モールドに対して前記基板を第１方向に前記閾値を超えて移動させる第１動作と、前記モールドに対して前記基板を前記第１方向とは逆の第２方向に前記閾値を超えない移動量だけ移動させる第２動作とによって前記位置合わせを行い、前記第１動作では、前記増幅器のゲインを、前記第１領域において第１ゲインに設定し、前記第２領域の少なくとも一部において前記第１ゲインよりも小さい第２ゲインに設定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位置合わせに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において、モールドや基板に発生するせん断力を説明するための図である。 せん断力と相対移動量との関係の一例を示す図である。 増幅器に設定されるゲイン及びモールドと基板との位置ずれの一例を示す図である。

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。

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用いられるリソグラフィ装置である。インプリント装置１は、基板上のインプリント材（未硬化の樹脂）をモールド（型）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。インプリント装置１は、本実施形態では、光硬化法を採用する。以下では、基板上の樹脂に対して紫外線を照射する照射系の光軸に平行な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ軸及びＹ軸とする。

インプリント装置１は、図１に示すように、照射部２と、モールド保持部３と、基板ステージ４と、樹脂供給部５と、制御部６と、倍率補正部１８と、アライメント検出部２２と、増幅器２７と、検知部５０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とを有する。更に、インプリント装置１は、モールド７を装置外部からインプリント装置１（モールド保持部３）へ搬送するモールド搬送機構と、基板１１を装置外部からインプリント装置１（基板ステージ４）へ搬送する基板搬送機構とを有する。

照射部２は、インプリント処理において、モールド７を介して、基板１１の上の樹脂１４に紫外線（即ち、樹脂１４を硬化させるための光）８を照射する。照射部２は、光源９と、光源９からの紫外線８をインプリント処理に適切な光に調整するための光学素子１０とを含む。本実施形態では、光硬化法を採用しているため、インプリント装置１が照射部２を有している。但し、熱硬化法を採用する場合には、インプリント装置１は、照射部２に代えて、樹脂（熱硬化性樹脂）を硬化させるための熱源を有することになる。

モールド７は、矩形の外周形状を有し、基板１１に対向する面（パターン面）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）７ａを含む。モールド７は、紫外線８を透過させることが可能な材料、例えば、石英で構成される。

モールド７は、パターン面とは反対側の面（紫外線８が入射する入射面）に、モールド７の変形を容易にするためのキャビティ（凹部）７ｂを有する。キャビティ７ｂは、円形の平面形状を有する。キャビティ７ｂの厚さ（深さ）は、モールド７の大きさや材質に応じて設定される。

キャビティ７ｂ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７ｂ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、圧力調整部（不図示）によって制御される。例えば、モールド７を基板１１の上の樹脂１４に押し付ける際に、圧力調整部によって、空間１２の圧力を外部の圧力よりも高くして、モールド７のパターン７ａを基板１１に対して凸形状に撓ませる。これにより、モールド７は、パターン７ａの中心部から基板１１の上の樹脂１４に接触するため、パターン７ａと樹脂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７ａに樹脂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７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７（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、照射部２からの紫外線８が基板１１の上の樹脂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、モールドチャック１５に保持されたモールド７の側面に力（変位）を加えてモールド７のパターン７ａの形状を補正する（即ち、パターン７ａを変形させる）。倍率補正部１８は、例えば、電圧を加えると体積変化によって伸縮するピエゾ素子を含み、モールド７の各側面の複数箇所を加圧するように構成される。倍率補正部１８は、モールド７のパターン７ａを変形させることで、基板１１に形成されているパターン（基板１１のショット領域）の形状に対して、モールド７のパターン７ａの形状を整合させる。

但し、倍率補正部１８によって、基板１１に形成されているパターンの形状に対してモールド７のパターン７ａの形状を整合させることが困難である場合も考えられる。このような場合には、基板１１に形成されているパターンも変形させて、モールド７のパターン７ａの形状と基板１１に形成されているパターンの形状とを近づける（形状差を低減する）ようにしてもよい。基板１１に形成されているパターンを変形させるには、例えば、基板１１を加熱して熱変形させればよい。

モールド駆動部１６は、基板１１の上の樹脂１４へのモールド７の押し付け（押印）、又は、基板１１の上の樹脂１４からのモールド７の引き離し（離型）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。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７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７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７のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置やモールド７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におけるモールド７の押印及び離型は、本実施形態のように、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、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させてもよい。また、モールド７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、モールド７の押印及び離型を実現してもよい。

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７のパターン７ａで成形される樹脂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７を基板１１の上の樹脂１４に押し付ける際に、基板ステージ４を移動させることでモールド７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、真空吸着力や静電力によって基板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、基板ステージ４には、基板ステージ４の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、リニアモータやエアシリンダを含む。基板駆動部２０は、基板１１を高精度に位置決めするために、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。

樹脂供給部５は、基板１１の上に未硬化の樹脂１４を供給（塗布）する。本実施形態では、樹脂１４は、紫外線８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樹脂である。樹脂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、樹脂供給部５から供給される樹脂１４の供給量は、例えば、基板１１に形成される樹脂１４のパターンの厚さ（残膜の厚さ）や樹脂１４のパターンの密度などに応じて設定される。

制御部６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６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の他の部分とは別対で（別の筐体内に）構成してもよい。

アライメント検出部２２は、モールド７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方向及びＹ方向の各方向への位置ずれを検出する。換言すれば、アライメント検出部２２は、基板１１の表面に平行な方向におけるモールド７と基板１１との位置ずれを検出し、かかる位置ずれの信号を出力する。

増幅器２７は、制御部６によって設定されたゲインに基づいて、アライメント検出部２２からの出力、即ち、モールド７と基板１１との位置ずれの信号を増幅する。制御部６は、増幅器２７で増幅されたモールド７と基板１１との位置ずれの信号に基づいて、モールド７と基板１１との相対位置を一致させるように、基板ステージ４の位置を調整する（基板ステージ４を移動させる）。

検知部５０は、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触した状態でモールド７と基板１１とを相対移動させたときに樹脂１４の粘弾性に起因してモールド７及び基板１１のうちの少なくとも一方に加わるせん断力を検知する。せん断力とは、モールド７と樹脂１４との接触面、即ち、基板１１の表面に平行な方向（せん断方向）の力である。

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。まず、基板搬送機構によって搬送された基板１１を基板ステージ４（基板チャック１９）に保持（固定）させ、基板１１が樹脂供給部５の下（樹脂供給位置）に位置するように基板ステージ４を移動させる。そして、樹脂供給部５によって、基板１１の所定のショット領域（インプリント領域）に樹脂１４を供給（塗布）する（塗布工程）。

次に、樹脂１４を塗布した基板１１（所定のショット領域）がモールド７の下に位置するように基板ステージ４を移動させる。そして、モールド駆動部１６によって、モールド７を基板１１に近づく方向に移動させて、モールド７を基板１１の上の樹脂１４に押し付ける（押印工程）。これにより、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触し、モールド７のパターン７ａに樹脂１４が充填される。

次いで、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触させた状態において、照射部２からの紫外線８を、モールド７を介して樹脂１４に照射し、基板１１の上の樹脂１４を硬化させる（硬化工程）。

次に、モールド駆動部１６によって、モールド７を基板１１から離れる方向に移動させて、基板１１の上の硬化した樹脂１４からモールド７を引き離す（離型工程）。これにより、基板１１のショット領域に、モールド７のパターン７ａに対応する３次元形状の樹脂１４のパターン（層）が形成される。

これらの工程（インプリント処理）を、基板ステージ４の移動によってショット領域を変更しながら繰り返すことで、基板１１の全面、即ち、基板１１の全てのショット領域に樹脂１４のパターンを形成することができる。

ここで、インプリント処理において、押印工程後、即ち、モールド７と基板１１の上の樹脂１４とが接触した状態でモールド７と基板１１との位置合わせを行う場合を考える。この場合、図２に示すように、モールド７及び基板１１の少なくとも一方に、せん断力が加わる可能性がある。例えば、押印工程後、モールド７と基板１１との間に挟まれた樹脂１４の厚さがある値よりも薄くなると、樹脂１４は、成分中の分子の構造化によって高い粘弾性を示す。樹脂１４の構造化は、含有成分の分子サイズや分子構造によって異なるが、一般的には、数十ｎｍ以下の厚さで発生する。例えば、樹脂供給部５が基板１１に供給する樹脂１４の供給量を制御しても、モールド７や基板１１の僅かな表面粗さに起因して、押印工程後の樹脂１４の厚さが構造化を起こす厚さ以下になる場合がある。

図２を参照するに、基板ステージ４が＋Ｘ方向に移動する場合を考える。この場合、構造化した樹脂１４の弾性変形によって、基板１１に形成されているパターン１１ａは、構造化した樹脂１４との接触面において、−Ｘ方向にせん断力を受ける。同様に、モールド７のパターン７ａは、構造化した樹脂１４との接触面において、＋Ｘ方向にせん断力を受ける。従って、基板１１の上のパターン（ショット領域）１１ａ及びモールド７のパターン７ａが変形してしまうため、モールド７と基板１１との位置合わせの制御性が低下する。このため、モールド７と基板１１との位置合わせ精度が低下したり、モールド７と基板１１との位置合わせに要する時間が長くなったりしてしまう。

このように、モールド７と基板１１との相対位置を一致させようとすると、樹脂１４の粘弾性に起因してモールド７や基板１１にはせん断力が加わる。せん断力は、モールド７と基板１１との相対的な移動量によって、以下のように変化する。ここでは、モールド７と基板上の樹脂１４とが接触した状態でモールド７と基板１１とを相対的に１つの方向に連続的に移動させるものとする。また、連続的な移動を開始するときの基板１１の位置を始点として、モールド７に対する基板１１の始点からの移動量を相対移動量とする。

最初のうち、せん断力は、モールド７と基板１１との相対移動量に対して、ほぼ線形的（直線的）に増加するが、かかる相対移動量が大きくなると、樹脂１４の粘弾性が変化し、せん断力の増加率が減少する。また、モールド７と基板１１との相対移動の方向が反転して逆の方向になると、樹脂１４の粘弾性が再び増加し、せん断力は、モールド７と基板１１との相対移動量に対して、ほぼ線形的に増加する。

図３は、モールド７や基板１１に加わるせん断力と、モールド７と基板１１との相対移動量との関係の一例を示す図である。図３では、基板ステージ４を駆動して、モールド７に対して基板１１を相対移動させたときのせん断力の変化を示している。基板ステージ４は、点Ａで第１方向に移動を開始し、点Ｂを通過した後に、点Ｃで反転して第１方向とは逆の第２方向に移動し、点Ｄで移動を終了したとする。点Ａから点Ｂまでは、モールド７と基板１１との相対移動量に対して、せん断力は、線形的に増加している。また、点Ｂから点Ｃまでは、モールド７と基板１１との相対移動量に対して、せん断力は、非線形的に増加している。点Ｃから点Ｄまでは、モールド７と基板１１との相対移動量に対して、せん断力は、線形的に増加している。図３においてせん断力の変化を示す線の傾きは、樹脂１４の粘弾性を表し、その傾きが大きいほど、樹脂１４の粘弾性が大きいことになる。点Ａから点Ｂに基板ステージ４が向かうときの樹脂１４の粘弾性は、点Ｃから点Ｄに基板ステージ４が向かうときの樹脂１４の粘弾性と同一となる（即ち、点Ａと点Ｂとの間の線は、点Ｃと点Ｄとの間の線と平行となる）。樹脂１４の粘弾性の特性のうち弾性の特性が支配的である理由は、モールド７と基板１１との位置合わせを行う際は、モールド７と基板１１との相対移動速度が非常に低速であり、樹脂１４の粘弾性による粘性抵抗力が殆ど生じないためである。

このように、モールド７と樹脂１４とが接触した状態でモールド７と基板１１とを相対的に１つの方向に連続的に移動させると、モールド７と樹脂１４との間に働く樹脂１４の粘弾性に起因するせん断力は、モールド７と基板１１との相対移動量に対して変化する。具体的には、せん断力は、移動を開始するときの基板１１の位置を始点として、モールド７に対する基板１１の始点からの移動量が閾値ｄ_１を超えない第１領域（点Ａから点Ｂの区間や点Ｃから点Ｄの区間）では、線形的に第１増加率で増加する。一方、モールド７に対する基板１１の始点からの移動量が閾値ｄ_１を超える第２領域（点Ｂから点Ｃの区間）では、せん断力は第１増加率よりも低い第２増加率で増加する。このような樹脂１４の粘弾性に起因するせん断力の変化は、モールド７と基板１１との位置合わせにおいて負荷条件の変化を意味し、位置合わせ精度の低下や位置合わせに要する時間の長期化を招く。

そこで、本実施形態では、モールド７と基板１１との位置合わせの制御性を改善するために、制御部６は、樹脂１４の粘弾性に起因するせん断力の変化に応じて増幅器２７に設定するゲインを制御しながらモールド７と基板１１との位置合わせを行う。

制御部６は、基板ステージ４を往復移動させるための第１動作及び第２動作によって、モールド７と基板１１との位置合わせを行う。第１動作とは、モールド７に対して基板１１を第１方向に閾値ｄ_１を超えるだけ連続的に移動させる動作である。また、第２動作とは、モールド７に対して基板１１を第１方向とは逆の第２方向に閾値ｄ_１を超えないだけ連続的に移動させる動作である。

このようなモールド７と基板１１との位置合わせにおいて、制御部６は、樹脂１４の粘弾性に起因するせん断力の増加率が減少する区間（点Ｂから点Ｃの区間）の少なくとも一部で増幅器２７のゲインを減少させる。例えば、制御部６は、増幅器２７のゲインを、モールド７に対する基板１１の始点からの移動量が閾値ｄ_１を超えない第１領域（点Ａから点Ｂの区間）において第１ゲインに設定する。なお、閾値ｄ_１は、ダミーウエハを用いたテストインプリント処理やシミュレーションから求めることができる。次いで、制御部６は、増幅器２７のゲインを、モールド７に対する基板１１の始点からの移動量が閾値ｄ_１を超える第２領域（点Ｂから点Ｃの区間）の少なくとも一部において第１ゲインよりも小さい第２ゲインに設定（変更）する。これにより、モールド７と基板１１との位置合わせにおいて、樹脂１４の粘弾性に起因するせん断力の変化に追従できないことによるモールド７に対する基板１１の過度なオーバーシュートを抑制することができる。なお、オーバーシュートの抑制の観点からは、モールド７に対する基板１１の始点からの移動量が閾値ｄ_１を超える第２領域のうち閾値ｄ_１に近いタイミングで増幅器２７のゲインを第１ゲインから第２ゲインに変更するとよい。特に、モールド７に対する基板１１の移動量が閾値ｄ_１を超えるタイミング（点Ｂ）で増幅器２７のゲインを第１ゲインから第２ゲインに変更することで、オーバーシュートの抑制の効果を更に向上させることができる。

また、制御部６は、樹脂１４の粘弾性に起因するせん断力の増加率が再び増加する区間（点Ｃから点Ｄの区間）で増幅器２７のゲインを再び増加させる。例えば、制御部６は、基板ステージ４の移動方向を第１方向から第２方向に反転させる際に、増幅器２７のゲインを、第２ゲインよりも大きい第３ゲインに設定する。これにより、樹脂１４の粘弾性に起因するせん断力の増加に対するモールド７と基板１１との位置合わせ速度の低下を抑制することができる。なお、本実施形態では、第３ゲインを第１ゲインと同一とし、第２ゲインを第１ゲインに戻すようにするが、第３ゲインは、第１ゲインと異なっていてもよい。

また、制御部６によって増幅器２７に設定するゲインは、ダミーウエハを用いたテストインプリント処理から求めてもよいし、せん断力と増幅器２７に設定すべきゲインとの関係を示す情報（テーブルやマップなど）に基づいて、決定してもよい。かかる情報は、基板１１のショット領域に行われたインプリント処理の結果に応じて更新してもよい。なお、モールド７や基板１１に加わるせん断力は、上述したように、検知部５０で検知することができる。また、モールド７や基板１１に加わるせん断力の変化から、樹脂１４の粘弾性を同定することも可能である。

このように、本実施形態では、モールド７や基板１１に加わるせん断力の変化に応じて増幅器２７に設定するゲインを制御することで、せん断力の変化の影響を低減させている。従って、モールド７と基板１１との位置合わせ精度が低下したり、モールド７と基板１１との位置合わせに要する時間が長くなったりすることを抑制し、モールド７と基板１１との位置合わせに有利なインプリント装置１を提供することができる。

また、増幅器２７のゲインを、第２ゲインから第３ゲインに変更する、本実施形態では、第２ゲインから第１ゲインに戻すタイミングは、モールド７に対して基板１１がオーバーシュートして基板ステージ４を反転させるときである。この際、樹脂１４の粘弾性に起因するせん断力の増加率が低下し始めるモールド７と基板１１との相対移動量、即ち、閾値ｄ_１と比較する。そして、アライメント検出部２２によって検出されたモールド７と基板１１との位置ずれが小さい場合に、増幅器２７のゲインを増加させる。

図４（ａ）は、増幅器２７に設定されるゲインの一例を示す図である。図４（ａ）では、増幅器２７に設定されるゲインを縦軸に採用し、時間を横軸に採用している。また、図４（ｂ）は、モールド７と基板１１との位置ずれの一例を示す図である。図４（ｂ）では、モールド７と基板１１との位置ずれを縦軸に採用し、時間を横軸に採用している。図４（ａ）及び図４（ｂ）において、実線は、本実施形態において増幅器２７に設定されるゲインを示し、点線は、従来技術において増幅器２７に設定されるゲイン（ゲインが一定である場合）を示している。但し、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す本実施形態では、樹脂１４の粘弾性に起因するせん断力の増加率が再び増加する区間（点Ｃから点Ｄの区間）のみで増幅器２７のゲインを変更するものとする。これは、モールド７に対して基板１１がオーバーシュートして基板ステージ４を反転させるときに増幅器２７のゲインを戻すことの意味を説明するためである。

図４（ｂ）において、ｅ_１は、モールド７と基板１１との位置ずれの許容値を表し、ｅ_３は、モールド７と基板１１との位置合わせを開始したときのモールド７と基板１１との位置ずれを表している。ここでは、ｄ_１＜ｅ_３とし、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２では、第２ゲインｇ_２が設定されているものとする。時刻ｔ_１から時刻ｔ_２では、ｄ_１＜ｅ_３であるため、モールド７に対して基板１１が閾値ｄ_１を超えて相対移動すると、樹脂１４の粘弾性に起因するせん断力の増加率が低下する。このようなせん断力の変化に対して制御部６で遅れが生じるため、通常、モールド７に対して基板１１がオーバーシュートする。ｅ_２は、オーバーシュートによるモールド７と基板１１との位置ずれであり、ｄ_１＞ｅ_２とする。ｄ_１＞ｅ_２であるため、樹脂１４の粘弾性に起因するせん断力の増加率が低下しない領域で、モールド７と基板１１との位置ずれを補正しなければならない。この際、増幅器２７に第２ゲインｇ_２が設定されたままであると、基板ステージ４の駆動力が小さいため、モールド７と基板１１との位置ずれを許容値ｅ_１以下に整定するのに時間を要する。そこで、増幅器２７のゲインを、第２ゲインｇ_２よりも大きい第１ゲイン（第３ゲイン）ｇ_１に設定することで、モールド７と基板１１との位置ずれを許容値ｅ_１以下にするための整定時間を短縮することができる。

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。

１：インプリント装置 ６：制御部 ７：モールド １１：基板 １４：樹脂 ２２：アライメント検出部 ２７：増幅器

Claims (8)

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装置であって、
   前記基板の表面に平行な方向における前記モールドと前記基板との位置を検出することで、前記モールドと前記基板との位置ずれの信号を出力する検出部と、
   前記信号を増幅する増幅器と、
   前記増幅器で増幅された前記信号に基づいて、前記モールドと前記基板との位置合わせを行う制御部と、を有し、
   前記モールドと前記基板上のインプリント材とが接触した状態で前記モールドと前記基板とを相対的に１つの方向に連続的に移動させる場合に前記モールド及び前記基板の少なくとも一方に加わる前記方向の力は、当該移動を開始するときの前記基板の位置を始点として、前記モールドに対する前記基板の前記始点からの移動量が閾値を超えない第１領域では第１増加率で増加し、前記閾値を超える第２領域では前記第１増加率よりも小さい第２増加率で増加し、
   前記制御部は、
   前記モールドに対して前記基板を第１方向に前記閾値を超えて移動させる第１動作と、前記モールドに対して前記基板を前記第１方向とは逆の第２方向に前記閾値を超えない移動量だけ移動させる第２動作とによって前記位置合わせを行い、
   前記第１動作では、前記増幅器のゲインを、前記第１領域において第１ゲインに設定し、前記第２領域の少なくとも一部において前記第１ゲインよりも小さい第２ゲインに設定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、前記第２動作では、前記増幅器のゲインを、前記第２ゲインよりも大きい第３ゲインに設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。
3. 前記第３ゲインは、前記第１ゲインと同一であることを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
4. 前記制御部は、前記第１動作では、前記モールドに対する前記基板の移動量が前記閾値を超えるタイミングにおいて、前記増幅器のゲインを前記第１ゲインから前記第２ゲインに変更する請求項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、前記方向の力と前記増幅器に設定すべきゲインとの関係を示す情報に基づいて、前記第１ゲイン、前記第２ゲイン及び前記第３ゲインを決定することを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記方向の力を検知する検知部を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記方向の力は、前記第１領域では線形的に増加し、前記第２領域では非線形的に増加することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 請求項１乃至７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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