(57)【要約】【課題】モールドの離型中における計測器による計測の正確さの点で有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】型を保持する保持部と、基板または前記型の位置決めに係る物体の位置を計測する計測器と、前記保持部を支持する第１支持体と、前記計測器を支持する第２支持体と、前記第１支持体および前記第２支持体を支持する第３支持体と、前記第３支持体の鉛直方向上方、かつ、前記第１支持体と前記第２支持体との間に設けられ、鉛直方向の剛性がそれ以外の方向の剛性より高い継手機構と、を有し、前記第３支持体は、前記第１支持体および前記第２支持体の一方および前記継手機構を介して前記第１支持体および前記第２支持体の他方を支持する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の未硬化樹脂を型で成形して硬化させ、硬化した樹脂から離型して前記基板上に樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
前記型を保持する保持部と、
前記基板または前記型の位置決めに係る物体の位置を計測する計測器と、
前記保持部を支持する第１支持体と、
前記計測器を支持する第２支持体と、
前記第１支持体および前記第２支持体を支持する第３支持体と、
前記第３支持体の鉛直方向上方、かつ、前記第１支持体と前記第２支持体との間に設けられ、鉛直方向の剛性がそれ以外の方向の剛性より高い継手機構と、を有し、
前記第３支持体は、前記第１支持体および前記第２支持体の一方および前記継手機構を介して前記第１支持体および前記第２支持体の他方を支持する、
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記第３支持体に並列に支持されたバネ機構およびアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御部とを有し、前記第３支持体は前記バネ機構および前記アクチュエータを介して前記第１支持体および前記第２支持体を支持し、前記制御部は前記離型に伴う反力の方向とは反対の方向の力を生じるように前記離型と並行して前記アクチュエータを制御する、ことを特徴とする請求項１記載のインプリント装置。
【請求項３】
前記第３支持体に並列に支持されたバネ機構およびストッパ機構を有し、前記第３支持体は前記バネ機構を介して前記第１支持体および前記第２支持体を支持し、前記ストッパ機構は前記離型に伴う反力による前記バネ機構の縮み量を制限する、ことを特徴とすることを特徴とする請求項１記載のインプリント装置。
【請求項４】
前記第３支持体に支持され、前記基板を保持するステージと、前記第３支持体を支持するバネ機構と、前記バネ機構とは並列に設けられ、前記ステージの移動に伴う反力を受ける反力受け機構と、を有することを特徴とする請求項１記載のインプリント装置。
【請求項５】
前記第３支持体は、前記第１支持体を介して前記第２支持体を支持し、かつ、前記継手機構の替わりにバネ機構を有する、ことを特徴とする請求項１記載のインプリント装置。
【請求項６】
前記バネ機構は、気体バネを含む、ことを特徴とする請求項２または請求項５に記載のインプリント装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか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上に形成する工程と、前記工程でパターンを形成された基板を加工する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上の未硬化樹脂を型で成形して硬化させ、硬化した樹脂から離型して基板上に樹脂のパターンを形成するインプリント装置、および、それを用いた物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプリント技術は、ナノスケ−ルの微細パタ−ンの転写を可能にする技術であり、磁気記憶媒体や半導体デバイスの量産向けナノリソグラフィ技術の１つとして実用化されつつある。インプリント技術では、電子線描画装置等の装置を用いて微細パタ−ンが形成された型（モールド）を原版としてシリコンウエハやガラスプレ−ト等の基板上に微細パタ−ンが形成される。この微細パタ−ンは、基板上の未硬化樹脂を型で成形し、硬化した樹脂から離型することにより、前記基板上に形成される。樹脂を硬化させる方法としては、熱サイクル法と光硬化法があるが、近年、光硬化法がナノスケールの半導体デバイスの量産において有利な方法であるといわれている（特許文献１）。
【０００３】
以下、図７を使用して、インプリント装置の構成とインプリントの方法について説明する。図７（ａ）を参照して、１は、インプリント装置において微細パターンが形成される基板である。微細パターンは、基板１に塗布された樹脂を型２で成形して硬化させ、硬化した樹脂から離型して形成される。モールド２は、インプリントヘッド３の内部のモールドチャック（不図示）によって保持される。また、インプリントヘッド３は、駆動機構（不図示）によって昇降する。前記モールドチャックには、位置計測用に計測光反射用ミラー２０４が取り付けられている。レーザ干渉計２０２によって計測光反射用ミラー２０４までの距離（モールドチャックまでの距離）を計測する。インプリントヘッド３のほか、レーザ干渉計２０２、後述するレーザ干渉計２０３およびアライメント計測器２１０などの各計測器は、それぞれ定盤５０１によって支持されている。
【０００４】
定盤５０１は、インプリント装置を床面に設置するベースフレーム１０５上に設けられている。従って、床からの振動や基板１を保持する基板ステージ１０７による振動がベースフレーム１０５を介して定盤５０１に伝わりにくくする必要がある。そこで、ベースフレーム１０５と定盤５０１との間には、バネ機構１０４を設けている。このバネ機構１０４は、例えば、空気バネを含んで構成される。
【０００５】
また、定盤５０１は、基板１に樹脂を塗布する樹脂塗布装置２１１を支持する。樹脂塗布装置２１１は樹脂を吐出するノズル（不図示）を有する。基板１を保持するステージ１０７は、不図示のリニアモータによって駆動される。ノズル下に移動した基板１のショット領域は、ノズルから樹脂を塗布された後、型２の下に移動する。このとき、ステージ１０７の位置決めは、レーザ干渉計２０３を用いて計測光反射ミラー２０５までの距離を計測することによって行われる。ステージ１０７の目標位置は、アライメント計測器２１０による基板上のアライメントマークの位置の計測に基づいて決定される。ショット領域の位置決め後、インプリントヘッド３を移動させて、ショット領域上の樹脂を型２で成形し、紫外線を照射して樹脂を硬化させる。紫外線の照射は、インプリントヘッド３の内部に設けた紫外光源及び照明光学系（不図示）によって行われる。その後、インプリントヘッド３を前記駆動機構により上昇させ、離型を行う。これら一連の動作により、基板１に型２のパターンがインプリントされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１８５９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７（ｂ）に、定盤５０１が離型に伴って変形した状態を示す。このような変形は、レーザ干渉計２０２、２０３またはアライメント計測器２１０のように定盤５０１に支持された計測器による正確な計測には不利となる。
【０００８】
そこで、本発明は、離型中における計測器による計測の正確さの点で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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明に係るインプリント装置は、基板上の未硬化樹脂を型で成形して硬化させ、硬化した樹脂から離型して前記基板上に樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
前記型を保持する保持部と、
前記基板または前記型の位置決めに係る物体の位置を計測する計測器と、
前記保持部を支持する第１支持体と、
前記計測器を支持する第２支持体と、
前記第１支持体および前記第２支持体を支持する第３支持体と、
前記第３支持体の鉛直方向上方、かつ、前記第１支持体と前記第２支持体との間に設けられ、鉛直方向の剛性がそれ以外の方向の剛性より高い継手機構と、を有し、
前記第３支持体は、前記第１支持体および前記第２支持体の一方および前記継手機構を介して前記第１支持体および前記第２支持体の他方を支持する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、離型中における計測器による計測の正確さ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】
【００１１】
【図１】第１実施形態のインプリント装置の構成を示す図である。
【図２】インプリントヘッドを支持する支持体が変形した状態を示す図である。
【図３】バネ機構の鉛直方向上方に継手機構を配置しなかった場合に、インプリントヘッドを支持する支持体が変形した状態を示す図である。
【図４】第２実施形態のインプリント装置の構成を示す図である。
【図５】第３実施形態のインプリント装置の構成を示す図である。
【図６】第４実施形態のインプリント装置の構成を示す図である。
【図７】（ａ）従来のインプリント装置の構成を示す図、（ｂ）従来のインプリント装置における定盤が離型に伴って変形した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。本実施の形態にかかるインプリント装置は、３つの支持体を有する。第１支持体は、型を保持する保持部を支持する。第２支持体は、基板や型の位置決めに係る物体の位置を計測する計測器を支持する。第３支持体は、前記第１支持体と第２支持体を支持する。なお、第３支持体の鉛直方向上方であって、第１支持体と第２支持体との間には、鉛直方向の剛性がそれ以外の方向の剛性より高い継手機構が設けられている。そして、第３支持体は、第１支持体及び第２支持体の一方及び継手機構を介して第１支持体及び第２支持体の他方を支持する構成になっている。なお、後述の第１実施形態乃至第４実施形態において、図７で説明した従来のインプリント装置と共通の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
第1実施形態にかかるインプリント装置は、基板塗布装置２１１から、基板１上に樹脂を塗布し、この未硬化樹脂を型２で成形し、硬化した樹脂から型２を離型して基板１上に樹脂のパターンを形成する。インプリントヘッド３は、前記型２を保持するとともに、前記硬化した樹脂からモールド２を離型する保持部として機能する。また、型２の位置決めに係る物体（型２、ステージ１０７）の位置の計測は、少なくとも、レーザ干渉計２０２、レーザ干渉計２０３から構成される計測器によって行われる。
【００１４】
本実施形態では、インプリントヘッド３と、レーザ干渉計２０２、レーザ干渉計２０３およびアライメント計測器２１０（以下総称して「計測器」という。）と、を別個の支持体によって支持している。インプリントヘッド３は、第１支持体１０１によって支持され、計測器は、第２支持体１０２によって支持されている。第１支持体１０１は、継手機構１０３を介して第２支持体１０２に支持されている。従って、本実施の形態では、計測器とインプリントヘッド３とを別個の支持体で支持している点で、これらを同一の定盤５０１で支持している従来のインプリント装置と異なる。なお、第２支持体１０２は、第３支持体となるベースフレーム１０５に支持され、ベースフレーム１０５は、床面に設置される。第２支持体１０２を支持するベースフレーム１０５の支持面と第２支持体１０２との間には、床からの振動や基板１を保持する基板ステージ１０７による振動を低減させるために、バネ機構１０４を設置している。
【００１５】
継手機構１０３は、ベースフレーム１０５の前記支持面の鉛直方向上方、即ち、バネ機構１０４の真上であって、第１支持体１０１と第２支持体１０２との間に設けられている。継手機構１０３は、基板１上の硬化した樹脂から型２を離型させるときに生じる離型力による衝撃の影響を第２支持体１０２に及ぼさないようにしている。すなわち、継手機構１０３は、第２支持体１０２と第１支持体との間に介在して第１支持体を支持するほか、計測器を支持する第２支持体１０２が受ける離型力の影響を軽減させる機能を有する。また、継手機構１０３を設けることで、フットプリントの増加、およびバネ機構増加によるコストアップ、ステージ１０７の空間内へのアクセス性の悪化を防止する効果も奏する。
【００１６】
継手機構１０３は、第１支持体１０１を支持するために、インプリントヘッド３による型２を離型させる鉛直方向（以下「Ｚ方向」という。）の剛性が、Ｚ方向以外の方向の剛性よりも高い。すなわち、Ｚ方向には剛構造で、ＸＹ平面においてインプリント位置を中心とした継手機構１０３の位置の接線軸の回転方向や法線軸の回転方向に柔構造である。たとえば、ノッチヒンジやリーフヒンジを有するユニット、特開２００７−２０００９５８のようなキネマティックに位置決めが可能なユニットであることが好ましい。
【００１７】
以下、図２及び図３を使用して、継手機構１０３の設置位置による前記離型力の影響を軽減する効果に違いについて説明する。
【００１８】
図２は、継手機構１０３を第２支持体１０２を支持するバネ機構１０４の真上（ベースフレーム１０５の支持面の鉛直方向上方）に置いた場合の離型力の影響を示したものである。
【００１９】
継手機構１０３がＺ方向に剛構造である場合、前記離型力によるＺ方向の振動は、第２支持体１０２まで伝達されるが、バネ機構１０４で振動を減衰することができる。Ｚ方向の振動は、継手機構１０３を第２支持体１０２を支持するバネ機構１０４の真上に配置することで、第２支持体１０２の変形の節の位置にあたるため、第２支持体１０２への影響は小さい。また、前記離型力によって第１支持体１０１の支持位置に回転モーメントが働くが、継手機構１０３は、回転方向に柔構造であるため、第２支持体１０２に対する回転モーメント成分の振動の伝達を低減させることができる。
【００２０】
図３は、継手機構１０３を第２支持体１０２を支持するバネ機構１０４の真上（ベースフレーム１０５の支持面の鉛直方向上方）に置かない場合の離型力の影響を示したものである。
【００２１】
バネ機構１０４の真上に配置しないと、第１支持体１０１の変形が回転方向に柔であるため、第２支持体１０２への回転モーメント成分の振動を低減させることはできる。しかし、Ｚ方向の振動は、継手機構１０３が剛構造である第２支持体１０２に伝達される。従って、第２支持体１０２を支持するバネ機構１０４の真上に配置しないと、第２支持体１０２の変形の腹位置に力がかかるため第２支持体１０２の変形量が、図で示すように大きくなる。結果として、第２支持体１０２が支持している計測器が、本来の位置からずれることにより、正確な計測には不利になる。
【００２２】
継手機構１０３をバネ機構１０４の真上の位置に構成することで、前記離型力による振動から第２支持体１０２の変形を低減させ、計測精度が上がり、インプリント性能を向上させることができる。
【００２３】
基板１上の硬化した樹脂から型２を離型させる工程では、インプリントヘッド３が、不図示の駆動機構によって、Ｚ方向に駆動し、型２を基板１からＺ方向に引き上げる。インプリントヘッド３がＺ方向に駆動し、型２を引き上げようとするとき、Ｚ方向の駆動力に対してバネ機構１０４に反力が生じる。このときバネ機構１０４の変形量とばね剛性を掛け合わせた復元力が、バネ機構１０４に生じた前記反力を上回るまでバネ機構１０４が変形する。そして、第２支持体１０２とベースフレーム１０５の相対変位量が近づく。相対変位量が近づくと、型２と基板１の位置関係を保つために、インプリントヘッド３またはステージ１０７が駆動する。しかしながら、インプリントヘッド３やステージ１０７の駆動ストロークは駆動分解能やインプリントヘッドレイアウト、ステージレイアウトの都合により制約がある。インプリントヘッド３またはステージ１０７の駆動ストロークでバネ機構ユニット１０４の変形量が補えない場合、型２を上記の通り離型させることができない。そこで、ベースフレーム１０５によってバネ機構１０４と並列に支持されているアクチュエータ１１０を作動させればよい。これにより、インプリントヘッド３がＺ方向に駆動する瞬間または直前で、第２支持体１０２とベースフレーム１０５の相対変位量を変化させないようにすることができる。すなわち、離型に伴う反力の方向とは反対の方向の力を生じるように型２と並行してアクチュエータ１１０を制御すればよい。この制御は、前記Ｚ方向に駆動する瞬間もしくは直前の工程でアクチュエータ１１０に信号を送る制御部１１３によって行えばよい。制御部１１３は、インプリントヘッド３をＺ方向に駆動する駆動機構の電気信号により作動させればよい。アクチュエータ１１０は能動的な制御方法でフィードフォワードもしくはフィードバックの少なくともどちらか一方により制御する。アクチュエータ１１０の作動するトリガーは前記電気信号に限定する趣旨ではなく、前記型２を離型させる工程もしくはその直前であることがわかる信号であればよい。例えば、インプリントヘッド３内に設けられたひずみゲージの信号、ステージ内のアクチュエータによる信号、樹脂を硬化させるための露光動作信号、型２と基板１の間の樹脂が充填したかを確認する充填モニタ（不図示）からの信号などでもよい。
【００２４】
なお、本実施形態は、インプリントヘッドのＺ方向の駆動により、型２を離型させているが、ステージ１０７を離型させる方向に駆動させてもよく、その場合も本実施形態と同様の構成で、離型力による影響を低減することができる。
【００２５】
〔第２実施形態〕
第２実施形態では、第１実施形態のアクチュエータ１１０に代えて、バネ機構１０４が変形する方向にストッパ機構１１１、１１２を設けている。  第２実施形態は、ストッパ機構１１１，１１２により、前記離型に伴う反力によるバネ機構１０４の縮み量を制限するものである。本実施形態では、バネ機構１０４に気体バネを用いており、第２支持体１０２がわずかに浮上する所定の間隔、例えば、５０μｍ程度の位置で第２支持体１０２の姿勢を保持する。この構成によれば、離型力が、バネ機構１０４のばね剛性と変形量５０μｍ程度の掛け合わせた復元力よりも大きい場合に、ストッパ機構１１１，１１２が接触する。ストッパ機構１１１、１１２の材質は、金属のほか、セラミックスや硬質ゴム、樹脂でもよい。また、ストッパ機構１１１、１１２の少なくともどちらか一方に駆動機構とストッパ機構の間の相対距離を計測できる位置計測センサを設けてもよい。さらに、バネ機構１０４により、第２支持体１０２が浮上している位置を基準にして、ストッパ機構１１１，１１２のどちらかを駆動させることで第２支持体１０２側とベースフレーム１０５側の距離を狭くする方法でもよい。例えば、ストッパ機構１１１、１１２の距離を５０〜１００μｍとすればよい。
【００２６】
本実施形態では、ストッパ機構１１１、１１２の接触によりゴミが発生する可能性があるため、ゴミがインプリントを行う空間内に流入しないように、インプリントを行う空間から隔離するようなカバー（不図示）で覆うようにすればよい。
【００２７】
〔第３実施形態〕
第３実施形態では、バネ機構１０４を第２支持体１０２とベースフレーム１０５の間に設けず、ベースフレーム１０５から直接第２支持体１０２を支持している。第２支持体１０２をベースフレーム１０５で直接支持することにより、前記Ｚ方向の離型力を第２支持体１０２とベースフレーム１０５の内力として相殺することができる。また、インプリントヘッド３による型２の離型のストローク量も最小限となる。
【００２８】
ステージ１０７の移動に伴う反力は、インプリント装置の設置面（床面）であってインプリント装置と離れた場所に設置された反力受け機構４０１により、装置内での反力の影響を低減させている。反力受け機構４０１は、ステージ１０７の移動の伴う反力を床面へ逃がすことでベースフレーム１０５に振動を伝えないようにする役割を持っている。反力受け機構４０１は、非接触のアクチュエータを構成し、ステージ１０７の移動に伴う反力と逆の方向に力を与えて、この反力を相殺させる。
【００２９】
さらに、反力受け機構１０４と並列にバネ機構振動低減ユニット３０１をベースフレーム１０５と床面との間に介在させてもよい。この構成により、床面からの振動および反力受け機構４０１によって床面に逃がした振動外乱の影響をインプリント装置本体に伝えないようにすることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、ステージ１０７の移動に伴う反力を相殺させる機構として、反力受け機構４０１を用いたがこれに限定する趣旨ではない。従って、例えば、カウンターステージといったステージ１０７の移動方向と逆の方向に移動する機構をベースフレーム１０５上に構成することで、移動に伴う反力を相殺するようにしてもよい。
【００３１】
〔第４実施形態〕
第４実施形態では、第１支持体１０１を直接ベースフレーム１０５で支持し、その支持位置の真上で、継手機構１０３またはバネ機構１０４の少なくともいずれか一方の機構を介して第２支持体１０２を支持する。すなわち、第１実施形態から第３実施形態までの形態とは、第１支持体１０１と第２支持体１０２の支持、被支持関係が逆転している点で異なる。
【００３２】
本実施の形態でも、第３実施形態同様、第１支持体１０１とベースフレーム間を剛結合することで、インプリント動作によって起こる前記Ｚ方向の離型力を第１支持体１０１とベースフレーム１０５の内力として相殺することができる。
【００３３】
継手機構１０３を構成する場合は、ベースユニット１０５の支持面の鉛直方向上方であって、第１支持体１０１と第２支持体１０２との間に配置すればよい。この構成によれば、第１支持体１０１の変形の節の位置から第２支持体１０２を支持することと、継手機構１０３が回転方向に柔構造であることから第１支持体１０１が変形する影響を小さくすることができる。
【００３４】
第１支持体と第２支持体との間にバネ機構１０４を設けた場合は、離型によって第１支持体１０１が変形してしまうが、バネ機構１０４は前記した通り柔構造であるため、変形による影響を小さくすることができる。なお、第３実施形態同様、ベースユニット１０５と床面との間にも、バネ機構３０１を設置しており、２重除振になる。
【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上（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板上）にパターンを形成する工程を含む。更に、該製造方法は、パターンが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）や光学素子等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、パターンが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。
【００３６】
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ず、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。
【符号の説明】
【００３７】
１      基板
２      型
３      インプリントヘッド
１０１  第１支持体
１０２  第２支持体
１０３  継手機構
１０４  バネ機構
１０５  ベースフレーム
１０７  ステージ
３０１  バネ機構
４０１  反力受け機構
【図１】
2012109432.tif 000003
【図２】
2012109432.tif 000004
【図３】
2012109432.tif 000005
【図４】
2012109432.tif 000006
【図５】
2012109432.tif 000007
【図６】
2012109432.tif 000008
【図７】
2012109432.tif 000009