(57)【要約】【課題】重ね合わせ精度の点で有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】基板Ｗ上のインプリント材Ｒに型Ｍを接触させて基板Ｗ上にパターンを形成するインプリント装置１００であって、型Ｍと基板Ｗとの間の整列のための方向における相対位置を計測する計測部１５０と、型Ｍを保持する型保持部１１０と、基板Ｗを保持して移動可能な基板保持部１３０と、基板保持部１３０の移動を制御する制御部１７０と、を有し、制御部１７０は、インプリント材Ｒに型Ｍを接触させた状態で計測部１５０により得られた相対位置と、前記方向における前記状態での型保持部１１０の加速度とに基づいて、相対位置が目標値となるように基板保持部１３０の移動の制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のインプリント材に型を接触させ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、
前記型と前記基板との間の整列のための方向における相対位置を計測する計測部と、
前記型を保持する型保持部と、
前記基板を保持して移動可能な基板保持部と、
前記基板保持部の移動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記インプリント材に前記型を接触させた状態で前記計測部により得られた前記相対位置と、前記方向における前記状態での前記型保持部の加速度とに基づいて、前記相対位置が目標値となるように前記基板保持部の移動の制御を行うことを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記型保持部の前記加速度に前記基板保持部の加速度が近づくように前記制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
【請求項３】
前記型保持部の前記加速度を計測するセンサを有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装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記計測部により得られた前記相対位置に基づいて前記型保持部の前記加速度を得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。
【請求項５】
前記制御部は、前記型保持部の質量をＭｍ、前記型保持部を支持する支持部のばね定数をＫｍ、前記支持部の減衰係数をＣｍ、前記基板保持部の質量をＭｗ、前記インプリント材のばね定数をＫｒ、前記インプリント材の減衰係数をＣｒ、ラプラス演算子をｓ、前記計測部により得られた前記相対位置をｕとして、
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なる式により前記加速度を得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。
【請求項６】
基板上のインプリント材に型を接触させて前記基板上にパターンを形成するインプリント方法であって、
前記型と前記基板との間の整列のための方向における相対位置の目標値を設定し、
前記インプリント材に前記型を接触させた状態での前記相対位置を計測し、
前記型を保持する型保持部の前記方向における前記状態での加速度を得、前記相対位置が前記目標値となるように、前記相対位置と前記加速度とに基づいて、からのずれ量が小さくなるように、前記基板保持部の移動を制御することを特徴とするインプリント方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項８】
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を用いて基板上に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前記基板の加工を行う工程と、を有し、
前記加工を行わ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製造方法。
【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、インプリント方法、プログラム、および物品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上のインプリント材に型を接触させて微細パターンの形成を行うインプリント技術がある。インプリント技術の一つに、インプリント材として光硬化性樹脂を用いる光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板上にインプリント材が供給される。次に、基板と型とが位置合わせされ、基板上のインプリント材が型によって成形される。そして、型で成形されたインプリント材を光の照射により硬化させた後、硬化したインプリント材から離型する。このようにして、パターンが基板上に形成される。
【０００３】
特許文献１の位置決め装置は、基板ステージ（ＸＹステージ）の高速移動で生じる反力により固有振動数での定盤の振動（共振）を励起しないように基板ステージの位置決めを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７７４８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
型とインプリント材とを接触させた状態で型と基板との間の位置合わせを行う場合、基板の位置制御系の周波数帯域を広くすると、基板の位置制御により、型を保持する型保持部の共振が励起され、重ね合わせ精度の点で不利となりうる。
【０００６】
本発明は、例えば、重ね合わせ精度の点で有利なインプリント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、基板上のインプリント材に型を接触させて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、型と基板との間の整列のための方向における相対位置を計測する計測部と、型を保持する型保持部と、基板を保持して移動可能な基板保持部と、基板保持部の移動を制御する制御部と、を有し、制御部は、インプリント材に型を接触させた状態で計測部により得られた相対位置と、方向における状態での型保持部の加速度とに基づいて、相対位置が目標値となるように基板保持部の移動の制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、重ね合わせ精度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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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】位置合わせの制御ブロック図である。
【図３】従来の制御系の伝達関数の周波数特性を示すボード線図である。
【図４】第１実施形態に係る制御系の伝達関数の周波数特性を示すボード線図である。
【図５】図２の制御系の開ループ伝達関数と閉ループ伝達関数のボード線図である。
【図６】第１実施形態に係るフィードバック制御の工程を示すフローチャートである。
【図７】第２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８】第１実施形態に係るフィードバック制御の工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るインプリント装置１００の構成を示す図である。インプリント装置１００は、物品としての半導体デバイスなどの製造に使用され、被処理基板である基板（ウエハ）Ｗ上に供給されたインプリント材Ｒを型（モールド）Ｍで成形してパターンを形成する装置である。ここでは、光硬化法を用いたインプリント装置として、紫外光の照射によって基板上の未硬化のインプリント材を硬化させる紫外光硬化型インプリント装置を使用した。ただし、インプリント材の硬化方法として、他の波長域の光の照射による方法や、他のエネルギー（例えば、熱）による方法を用いてもよい。また、以下の図においては、基板上のインプリント材に対して照射される紫外光の光軸に平行に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。
【００１２】
インプリント装置１００は、型保持部１１０と、照射部１２０と、基板保持部１３０と、供給部１４０と、計測部１５０と、センサ１６０と、制御部１７０と、本体構造体１８０と、を含む。
【００１３】
ここで、型Ｍは、例えば、外周部が矩形であり、基板Ｗに対向する面において、例えば回路パターンなどの転写すべき凹凸パターンが３次元状に形成されたパターン部Ｐを含む。また、型Ｍの材質は、紫外光ＵＶを透過させることが可能な材質であり、本実施形態では一例として石英とする。さらに、型Ｍは、後述するような変形を容易とするために、紫外光ＵＶが照射される面に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さを有するキャビティ（凹部）が形成された形状としてもよい。
【００１４】
また、基板Ｗは、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、被処理面には、紫外光硬化樹脂であり、型Ｍに形成されたパターン部Ｐにより成形されるインプリント材Ｒが供給される。
【００１５】
型保持部１１０は、型Ｍを保持する型チャック１１１と、型駆動部１１２と、を含む。型保持部１１０は、型支持部１１３を介して本体構造体１８０に支持される。型チャック１１１は、紫外光ＵＶが照射される型Ｍの面の外周領域を真空吸着力や静電力により引き付けることで型Ｍを保持し得る。例えば、型チャック１１１が真空吸着力により型Ｍを保持する場合には、型チャック１１１は、外部に設置された不図示の真空ポンプに接続され、この真空ポンプのＯＮ／ＯＦＦにより型Ｍの脱着が切り替えられる。
【００１６】
型駆動部１１２は、型チャック１１１を機械的に保持する。型駆動部１１２は、型Ｍを６軸に関して移動可能に制御し、例えば、型Ｍを基板Ｗの上のインプリント材Ｒに押し付けたり、硬化したインプリント材Ｒから型Ｍを剥離（離型）したりする。ここで、６軸は、ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびそれらの各軸回りの回転である。型駆動部１１２は、粗動駆動系および微動駆動系等といった複数の駆動系から構成されていてもよい。型駆動部１１２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。なお、型Ｍとインプリント材Ｒとの接触動作および型Ｍの剥離動作は、型ＭをＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、基板保持部１３０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。
【００１７】
型チャック１１１および型駆動部１１２は、照射部１２０から照射された紫外光ＵＶが基板Ｗに向かうように、中心部（内側）に開口領域１１４を有する。開口領域１１４には、不図示の光透過部材（例えばガラス板）が設置され、光透過部材と、開口領域１１４の一部と、型Ｍとで囲まれる密閉空間が形成される。
【００１８】
密閉空間内の圧力は、真空ポンプなどを含む不図示の圧力調整装置により調整される。圧力調整装置は、型Ｍと基板Ｗ上のインプリント材Ｒとを接触させる際、密閉空間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Ｐを基板Ｗに向かい凸形に撓ませ、パターン部Ｐの中心部からその周辺に向かって順次インプリント材Ｒを接触させ得る。これにより、パターン部Ｐとインプリント材Ｒとの間に気体（空気）が残留することを抑え、パターン部Ｐの凹凸部にインプリント材Ｒを隅々まで充填させることができる。
【００１９】
照射部１２０は、光源１２１と、光学部材１２２と、を含み、型Ｍを介してインプリント材Ｒに紫外光ＵＶを照射して硬化させる。光源１２１は、例えば、紫外光（例えば、ｉ線、ｇ線）を発生する水銀ランプなどの光源と、該光源が発生した光を集光する楕円鏡とを含む。光学部材１２２は、インプリント材Ｒを硬化させるための光を、基板Ｗ上のパターン形成領域（ショット領域ともいう）内のインプリント材Ｒに照射するためのレンズ、アパーチャ、ハーフミラーなどを含む。
【００２０】
基板保持部１３０は、基板チャック１３１と、基板駆動部１３２と、を備える。基板チャック１３１は、例えば、真空吸着パッド等により基板Ｗを保持する。基板駆動部１３２は、基板チャック１３１を保持し、基板Ｗを６軸に移動可能に制御して、例えば、基板Ｗと型Ｍとの位置合わせを行う。基板駆動部１３２は、粗動駆動機構や微動駆動機構などの複数の駆動機構から構成されてもよい。基板駆動部１３２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や平面モータがある。
【００２１】
供給部１４０は、例えば、インプリント材Ｒを収容する不図示のタンクと、該タンクから供給路を通して供給されるインプリント材Ｒを基板Ｗに対して供給するノズル１４１と、該供給路に設けられた不図示のバルブと、不図示の供給量制御部とを含みうる。供給量制御部は、ノズル１４１から供給するインプリント材Ｒの量を基板Ｗ上に形成されるインプリント材Ｒ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する。供給部１４０は、型保持部１１０の近傍に設置されうる。インプリント材Ｒは、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。
【００２２】
計測部１５０は、型Ｍに形成されている型側マークを通して基板Ｗに形成されている基板側マーク、またはこれらマークによるモアレ縞の検出を含むＴＴＭ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｍｏｌｄ）アライメント計測を採用する。当該検出により、基板Ｗと型Ｍとの間のＸ方向およびＹ方向におけるアライメント（整列）のための相対的な位置関係（相対位置）を計測することができる。また、計測部１５０は、型Ｍと基板Ｗ上のインプリント材Ｒとが接触した状態で当該検出を行う。相対位置の計測結果の、基板Ｗと型Ｍとの所望の相対的な位置関係（目標値）からのずれ量を求め、ずれ量が小さくなるように基板Ｗを移動させて基板Ｗと型ＭとをＸ方向およびＹ方向において整列させる。
【００２３】
センサ１６０は、型保持部１１０に設けられ、型保持部１１０の加速度を検出する。センサ１６０としては、加速度計や速度計などが考えられる。なお、速度計の場合は、速度を一階微分し、加速度に変換する必要がある。センサ１６０により検出された加速度は、制御部１７０による基板駆動部１３２の制御に用いられる。
【００２４】
制御部１７０は、インプリント装置１００の各構成要素（型駆動部１１２等）の動作、及び調整処理等を制御して、型Ｍとインプリント材Ｒとの接触、基板Ｗと型Ｍとの位置合わせ、インプリント材Ｒの硬化、型Ｍの剥離を実施する。なお、上記の供給量制御部の機能を制御部１７０が兼ねてもよい。制御部１７０は、インプリント装置１００の各構成要素に回線により接続された、磁気記憶媒体等の記憶手段を有するコンピュータ、又はシーケンサ等（不図示）で構成される。本実施形態に係るインプリント方法は、プログラムとしてコンピュータに実行されうる。本体構造体１８０は、マウント１９０を介してベース２００に支持される。
【００２５】
制御部１７０は、基板駆動部１３２を制御して基板Ｗを移動させることで型Ｍと基板Ｗとの位置合わせを行う。図２は、制御部１７０による位置合わせの制御ブロック図である。制御部１７０は、第１補償器１７１を含む。目標値ｒに対して、計測部１５０により得られたずれ量ｕがフィードバックされ、制御偏差ｅが第１補償器１７１に入力される。目標値ｒは、０に近い値が設定される。
【００２６】
第１補償器１７１は、制御偏差ｅに基づいて基板駆動部１３２に入力される制御量（移動量）ｍ１を生成する。第１補償器１７１は、制御偏差ｅに対する制御量ｍ１の感度を示す制御パラメータを有する。制御パラメータは調整可能な値であり、例えば、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインのいずれか、あるいは少なくとも２つの組み合わせである。本実施形態では、第１補償器１７１としてＰＩ補償器を用いており、制御パラメータとして比例ゲインおよび積分ゲインを有する。
【００２７】
従来のインプリント装置では、センサ１６０が設けられていない。したがって、図２におけるフィードバック制御系に対し、センサ１６０による検出結果がフィードフォワードされない。この場合の制御系のサーボ帯域は１０Ｈｚ程度以下である。この値は、型保持部１１０の固有振動数に比べて十分に低く、基板駆動部１３２の制御により、型保持部１１０の共振が励起されることは無い。しかし、型Ｍと基板Ｗのより高精度な位置合わせ精度を達成するためには、基板駆動部１３２を制御するフィードバック制御系のサーボ帯域を高くする（例えば、２００Ｈｚ）必要がある。
【００２８】
しかし、型Ｍと基板Ｗ上のインプリント材Ｒとが接触させた状態で位置合わせを行うため、フィードバック制御系の周波数帯域を広くすると、型保持部１１０の共振が励起され、位置合わせを高精度に行うことが困難となる。
【００２９】
センサ１６０による検出結果を用いない制御系の制御量ｍ１とずれ量ｕとの関係を表す伝達関数Ｇ１は、式（１）で示される。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
式（１）中、型保持部１１０の質量をＭｍ、型支持部１１３のばね定数をＫｍ、減衰係数をＣｍ、基板保持部１３０の質量をＭｗ、インプリント材Ｒのばね定数をＫｒ、減衰係数をＣｒとする。また、式（１）中のｓは、ラプラス演算子を表している。
【００３２】
図３は、伝達関数Ｇ１の周波数特性を示すボード線図（上段がゲイン、下段が位相）である。図３によると、２００Ｈｚ〜３００Ｈｚの間で型保持部１１０の共振が励起されていることが分かる。したがって、センサ１６０による検出結果を用いない制御系の場合は、フィードバック制御系のサーボ帯域を１００Ｈｚ以下程度までしか上げることができない。
【００３３】
本実施形態では、図２に示したとおり、センサ１６０による検出結果に対して基板保持部１３０の質量Ｍｗを乗じた値ｄがフィードバック制御系にフィードフォワードされている。値ｄのフィードフォワードにより、基板保持部１３０を型保持部１１０に追従させ、双方の加速度を近づけることができる。
【００３４】
フィードフォワードされて得られた制御量ｍ２が基板駆動部１３２に入力される。制御量ｍ２とずれ量ｕとの関係を表す伝達関数Ｇ２は、式（２）で示される。式（２）中のパラメータは式（１）のパラメータと同様である。
【００３５】
【数２】
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【００３６】
図４は、伝達関数Ｇ２の周波数特性を示すボード線図（上段がゲイン、下段が位相）である。図４によると、２００Ｈｚ〜３００Ｈｚの領域で型保持部１１０の共振が励起されていないことが分かる。したがって、センサ１６０による検出結果を用いる制御系の場合は、フィードバック制御系のサーボ帯域を例えば、２００Ｈｚ程度まで上げることができる。
【００３７】
図５は、図２に示したフィードバック制御系の開ループ伝達関数と閉ループ伝達関数のボード線図（上段がゲイン、下段が位相）である。開ループ伝達関数のボード線図は点線、閉ループ伝達関数のボード線図は実線で示してある。開ループ伝達関数のゲインが０となる周波数は２００Ｈｚ程度であり、フィードバック制御系のサーボ帯域を２００Ｈｚ程度まで上げることができているが分かる。
【００３８】
図６は、本実施形態に係るフィードバック制御の工程を示すフローチャートである。まず、Ｓ１００にて、制御部１７０は、ずれ量の目標値ｒを設定する。Ｓ１１０にて、制御部１７０は、計測部１５０が得たずれ量ｕの目標値ｒからの制御偏差ｅを求める。Ｓ１２０にて、第１補償器１７１は、制御偏差ｅに基づいて制御量ｍ１を生成する。
【００３９】
Ｓ１３０にて、制御部１７０は、センサ１６０による検出結果に対して基板保持部１３０の質量Ｍｗを乗じた値ｄと制御量ｍ１とに基づいて制御量ｍ２を求め、基板駆動部１３２へ出力する。Ｓ１４０にて、基板駆動部１３２は、制御量ｍ２に基づいて駆動し、基板Ｗを移動させる。Ｓ１５０にて、計測部１５０は基板Ｗと型Ｍとの所望の相対的な位置関係からのずれ量ｕを求める。Ｓ１５０で得られたずれ量ｕは、制御部１７０にフィードバックされ、Ｓ１１０における偏差を求める工程で用いられる。
【００４０】
以上の通り、本実施形態によれば、型Ｍと基板Ｗ上のインプリント材Ｒとを接触させた状態で基板Ｗを移動させて位置合わせをする際、基板駆動部１３２を制御するフィードバック制御系のサーボ帯域を高くすることができる。これにより、重ね合わせ精度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。
【００４１】
（第２実施形態）
本実施形態では、型保持部１１０の加速度を検出するためにセンサ１６０を用いない。本実施形態によれば、加速度計等の精度によらない制御が可能となりうる。また、本体構造体１８０内のスペースの点およびコストの点で有利となりうる。
【００４２】
図７は、本実施形態に係るインプリント装置３００の構成を示す図である。第１実施形態のインプリント装置１００の構成要素と同一の構成要素には同符号を付して説明は省略する。本実施形態のインプリント装置３００は、計測部１５０と制御部１７０との間に第２補償器３１０を有する。
【００４３】
第２補償器３１０は、式（３）に計測部１５０により得られたずれ量ｕを掛けることで型保持部１１０の加速度を求める算出部である。式（３）は、型保持部１１０に関する運動方程式から求めることができる。式（３）において、ｓは時間を表す。他のパラメータは式（１）と同様である。
【００４４】
【数３】
2018142627.tif 000005
【００４５】
図８は、本実施形態に係るフィードバック制御の工程を示すフローチャートである。第１実施形態と同様の工程は同符号を付して説明は省略する。本実施形態では、図６で示したＳ１３０の代わりにＳ２３０およびＳ２４０を実施している。Ｓ２３０にて、第２補償器３１０は、式（３）に計測部１５０により得られたずれ量ｕを掛けることで型保持部１１０の加速度を求める。Ｓ２４０にて、制御部１７０は、Ｓ２３０で得られた加速度に基板保持部１３０の質量Ｍｗを乗じた値ｄと制御量ｍ１とに基づいて制御量ｍ２を求め、基板駆動部１３２へ出力する。本実施形態のインプリント装置３００も第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４６】
なお、上記第１実施形態及び第２実施形態を組み合わせうる。この場合、制御部１７０は、型保持部１１０の加速度の実測値および算出値のうちいずれか一方を制御に用いる。
【００４７】
（物品製造方法に係る実施形態）
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、上述した方法を用いたインプリント装置により、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うる。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うる。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。
【００４８】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１００    インプリント装置
１１０    型保持部
１３０    基板保持部
１５０    計測部
１７０    制御部
Ｍ      型
Ｗ      基板
Ｒ      インプリント材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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