JP2017208424A - インプリント装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】型と基板との間の隙にガスを供給するのに有利なインプリント装置を提供する。
【解決手段】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、型保持部と、基板保持部と、インプリント材を基板上に供給する供給部と、ガスを供給する給気部と、ガスを排出する排気部と、インプリント材を供給された基板上の領域が供給部の下から前記型保持部の下へ移動する場合、複数の給気口のうち型に関して供給部の側にある第１給気口から供給されるガスの量としての第１供給量が複数の給気口のうち第１給気口とは反対の側にある第２給気口から供給されるガスの量としての第２供給量より多くなるように、かつ供給部の側にある第１排気口から排出されるガスの量としての第１排出量より第１排気口とは反対の側にある第２排気口から排出されるガスの量としての第２排出量が多くなるように制御する制御部とを有する。
【選択図】図２

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て、基板上のインプリント材をモールド（型）で成形（成型）して硬化させ、基板上にパターン（構造体）を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パターンを形成することができる。

インプリント技術の１つとして、例えば、光硬化法がある。光硬化法を採用したインプリント装置は、基板上に供給された光硬化性のインプリント材をモールドで成形し、光を照射してインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材からモールドを引き離すことで、基板上にパターンを形成する。

インプリント装置では、モールドと基板との間の空間をヘリウムなどの透過性ガスおよびペンタフルオロプロパンなどの凝縮性ガスのうち少なくとも一方で高濃度（例えば、９０％以上）に置換する必要がある。特許文献１には、置換ガスの供給口及び排気口を制御して、モールドのパターンの近傍に置換ガスを導入する技術が開示されている。

特許第４６５８２２７号公報

しかしながら、モールドと基板との間は、例えば、５００ミクロン程度の狭ギャップであるため、従来技術では、多量の置換ガスを用いずにモールドと基板との間の空間（隙または隙間）に置換ガスを導入することが非常に困難である。モールドと基板との間の空間におけるガスの置換が不十分であると、空気溜まりや置換ガスの不均一な濃度分布が発生して、モールドに対するインプリント材の未充填に起因するパターンの欠陥を生じうる。

本発明は、型と基板との間の隙にガスを供給するの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、前記型を保持する型保持部と、前記基板を保持する基板保持部と、前記インプリント材を前記基板上に供給する供給部と、前記型保持部に保持された型の周囲に複数の給気口を含み、前記複数の給気口からガスを供給する給気部と、前記型保持部に保持された型の周囲に複数の排気口を含み、前記複数の排気口からガスを排出する排気部と、前記給気部と前記排気部とを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記供給部によりインプリント材を供給された前記基板上の領域が前記基板保持部とともに前記供給部の下から前記型保持部の下へ移動する場合、前記複数の給気口のうち前記型保持部に保持された型に関して前記供給部の側にある第１給気口から供給されるガスの量としての第１供給量が前記複数の給気口のうち前記型保持部に保持された型に関して前記第１給気口とは反対の側にある第２給気口から供給されるガスの量としての第２供給量より多くなるように、かつ前記複数の排気口のうち前記型保持部に保持された型に関して前記供給部の側にある第１排気口から排出されるガスの量としての第１排出量より前記複数の排気口のうち前記型保持部に保持された型に関して前記第１排気口とは反対の側にある第２排気口から排出されるガスの量としての第２排出量が多くなるように、前記給気部および前記排気部を制御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、型と基板との間の隙にガスを供給するの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のモールドの近傍を示す図である。 図１に示すインプリント装置が２つの供給部を有する場合の例を示す図である。 １回の供給工程でインプリント材が供給されるショット領域のレイアウトを示す図である。 図１に示すインプリント装置のガス給排部を制御するための具体的な構成を示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。

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、半導体デバイスなどの物品の製造工程に使用されるリソグラフィ装置であって、基板上のインプリント材を成型してパターンを形成する。本実施形態では、インプリント装置１は、基板上に供給されたインプリント材と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する。

インプリント材には、硬化用のエネルギーが与えられることによって硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱などが用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光を用いる。

硬化性組成物は、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化する組成物である。光の照射によって硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて、非重合性化合物又は溶剤を含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。

インプリント材は、スピンコーターやスリットコーターによって基板上に膜状に付与されてもよい。また、インプリント材は、液体噴射ヘッドによって、液滴状、或いは、複数の液滴が繋がって形成された島状又は膜状で基板上に付与されてもよい。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。

インプリント装置１は、基板８を保持する基板保持部２と、モールド１１を保持するモールド保持部（型保持部）３と、アライメント計測部４と、照射部５と、供給部７と、ガス給排部２５と、制御部６とを有する。また、インプリント装置１は、基板８を基板保持部２に搬送するための基板搬送部（不図示）と、モールド１１をモールド保持部３に搬送するためのモールド搬送部（不図示）とを有する。更に、インプリント装置１は、基板保持部２を支持するベース定盤２４と、モールド保持部３を支持するブリッジ定盤１４と、ブリッジ定盤１４を支持する支柱１５とを有する。図１に示すように、基板上のインプリント材に対して光を照射する方向に平行な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に対して直交する方向をＸ軸及びＹ軸とする。

基板８には、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂などが用いられ、必要に応じて、その表面に基板８とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板８は、具体的には、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。基板８の被処理面には、インプリント材が供給（塗布）される。

モールド１１は、矩形の外形を有し、基板８に対向する面に、基板８に供給されたインプリント材に転写するパターンが３次元形状に形成された型である。モールド１１は、石英などの紫外線を透過させる材料で構成されている。

照射部５は、モールド１１を介して、基板上のインプリント材に対して紫外線を照射する。照射部５は、例えば、光源１６と、光源１６から発せられた紫外線をインプリント処理に適した状態に調整する光学系１７と、基板上のインプリント材に照射される紫外線を走査するための走査部１８とを含む。

モールド保持部３は、モールド１１を保持して、基板上のインプリント材にモールド１１のパターンをインプリントする、即ち、インプリント材とモールド１１とを接触させるためのヘッドである。モールド保持部３は、モールドチャック１２と、形状補正部１３と、モールドステージ２３とを含む。モールドチャック１２は、例えば、真空吸着パッドによって、モールド１１を吸着（固定）する。モールドチャック１２は、モールドステージ２３に保持されている。モールドステージ２３は、基板８とモールド１１との間の距離（間隔）を変更するための駆動系であって、モールドチャック１２、即ち、モールド１１をＺ軸方向に駆動する（移動させる）。モールドステージ２３は、モールド１１の高精度な位置決めを実現するために、粗動駆動系や微動駆動系など複数の駆動系を含んでいてもよい。また、モールドステージ２３は、Ｚ軸方向だけではなく、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、θ（Ｚ軸周りの回転）方向にモールド１１を駆動する機能やモールド１１の傾きを補正する機能を有していてもよい。モールドチャック１２には、モールド１１の形状を補正するための形状補正部１３が配置されている。形状補正部１３は、モールド１１の側面に力又は変位を与えることによって、モールド１１の形状を補正する。

基板保持部２は、基板８を保持して、モールド１１と基板８との間の並進シフトを補正する、即ち、モールド１１と基板８との位置合わせをする。基板保持部２は、基板チャック９と、基板ステージ１０とを含む。基板チャック９は、例えば、真空吸着パッドによって、基板８を吸着（固定）する。基板チャック９は、真空吸着パッド（不図示）を介して、基板ステージ１０に保持されている。基板ステージ１０は、基板チャック９、即ち、基板８をＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動する（移動させる）。基板ステージ１０は、粗動駆動系や微動駆動系など複数の駆動系を含んでいてもよい。基板ステージ１０は、Ｚ軸方向やθ（Ｚ軸周りの回転）方向に基板８を駆動する機能や基板８の傾きを補正する機能を有していてもよい。また、基板ステージ１０には、モールド１１を位置合わせする際に利用する基準マークが配置されている。

供給部７は、基板上にインプリント材を供給する。供給部７は、インプリント材を吐出する吐出口（液体噴射ヘッド）を含み、かかる吐出口から基板８にインプリント材を滴下する。供給部７の吐出口から吐出するインプリント材の量は、必要となるレジストの残膜厚や転写するパターンの密度などによって決定される。

アライメント計測部４は、モールド１１及び基板８のそれぞれに設けられたアライメントマークを検出し、モールド１１（のパターン）と基板８（の下地パターン）とのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれや形状差を計測する。

ガス給排部２５は、ガスを供給する給気部としての機能と、ガスを排出する排気部としての機能とを有し、モールド１１と基板８（基板上のインプリント材）との間の空間３０（隙又は隙間）の大気をガスで置換するための機構である。ガス給排部２５は、モールド保持部３に保持されたモールド１１の周囲に設けられた複数の供給口（給気ノズル）２６を含み、複数の供給口（給気口）２６からガスを供給する。また、ガス給排部２５は、モールド保持部３に保持されたモールド１１の周囲に、詳細には、複数の供給口２６を囲むように設けられた複数の排気口（排気ノズル）２７を含み、複数の排気口２７からガスを排出する。ガス給排部２５は、供給口２６からのガスを空間３０に供給するとともに、かかるガスを排気口２７から排出（回収）することでガスが装置内に漏洩することを防止する。なお、ここでは、「供給口２６」は、複数の供給口を総括するものとし、「排気口２７」は、複数の排気口を総括するものとする。

ガス給排部２５は、空間３０の大気を置換するためのガスとして、凝縮性ガスならびに透過性ガスのうち少なくとも一方を供給する。ここで、凝縮性ガスとは、基板上のインプリント材とモールド１１との接触にともなう圧力上昇により液化する性質を有するガスであり、透過性ガスとは、モールド１１、基板８及びインプリント材のうち少なくとも１つを透過する性質を有するガスである。これらのガスは、モールド１１のパターンへのインプリント材の充填性の向上やモールド１１を基板上の硬化したインプリント材から引き離す際の離型力の低減に有利である。凝縮性ガスは、例えば、ペンタフルオロプロパンを含み、透過性ガスは、例えば、ヘリウムを含む。

制御部６は、ＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１の全体（動作）を制御する。制御部６は、インプリント装置１の各部を統括的に制御してインプリント処理を行う。ここで、インプリント処理は、供給部７から基板上にインプリント材を供給する供給工程と、基板上のインプリント材とモールド１１とを接触させる押印工程と、モールド１１のパターンにインプリント材を充填させる充填工程とを含む。更に、インプリント処理は、基板上のインプリント材とモールド１１とを接触させた状態でインプリント材を硬化させる硬化工程と、基板上の硬化したインプリント材からモールド１１を引き離す離型工程とを含む。本実施形態では、制御部６は、供給工程から押印工程に移行する際に、空間３０にガス給排部２５からのガスが供給されるように、ガス給排部２５を制御する。

インプリント装置１は、クリーンチャンバ１９に収容されている。クリーンチャンバ１９には、送風機（不図示）、ケミカルフィルタ（不図示）、パーティクルフィルタ（不図示）、送風口２０、排気口２１が設けられている。送風機は、クリーンチャンバ１９が設置される雰囲気の大気を取り込む。ケミカルフィルタ及びパーティクルフィルタは、送風機によって取り込まれた大気に含まれる化学物質や塵を取り除く。かかる清浄な大気は、送風口２０からブース空間２２に供給される。インプリント装置１で発生した熱や塵などは、排気口２１から排出される。ブース空間２２の圧力は、クリーンチャンバ１９が設置される雰囲気の圧力よりも僅かに高くなるように調整され、クリーンチャンバ１９の隙間からケミカルフィルタやパーティクルフィルタを通過していない大気が流入することを防止している。ブース空間２２とクリーンチャンバ１９が設置される雰囲気との間の圧力差は、０．３Ｐａ以上５．０Ｐａ以下にするとよい。

本実施形態では、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、供給口２６から供給されるガスによるクエット流１０４と、排気口２７から排出されるガスによる強制的な排気ガス流１０５との相乗効果によって、空間３０におけるガスの置換効率を向上させる。図２（ａ）及び図２（ｂ）のそれぞれは、モールド１１の近傍を示す断面図及び平面図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、モールド１１は、一般的に、パターンが形成されたメサ領域１０２を含む。また、本実施形態では、供給口２６は、モールド１１を挟んでＸ軸方向に設けられた供給口２６ａ及び２６ｂと、モールド１１を挟んでＹ軸方向に設けられた供給口２６ｃ及び２６ｄとを含む。同様に、排気口２７は、モールド１１を挟んでＸ軸方向に設けられた排気口２７ａ及び２７ｂと、モールド１１を挟んでＹ軸方向に設けられた排気口２７ｃ及び２７ｄとを含む。

モールド１１と基板８との間の空間３０におけるガスの置換は、供給工程から押印工程に移行する際に行われる。換言すれば、基板上のショット領域が供給部７の下の供給位置からモールド１１（モールド保持部３）の下の押印位置に位置するように基板ステージ１０の移動を開始する際に、空間３０にガスが供給されるようにガス給排部２５を制御する。ここでは、基板ステージ１０は、図２（ａ）に示す矢印の方向、即ち、Ｘ軸方向に沿ってマイナス側からプラス側に移動するものとする。

具体的には、供給工程、即ち、ショット領域が供給位置に位置している状態では、ガス給排部２５から供給されるガスの消費量を抑えるために、供給口２６ａ乃至２６ｄからのガスの供給を停止する（供給量をゼロとする）。また、空間３０を負圧にして空間３０へのパーティクルの進入を抑制するために、排気口２７ａ乃至２７ｄからのガスの排出を停止する（排出量をゼロとする）。

但し、モールド１１のパターンへのインプリント材の充填性の向上以外の目的でガス給排部２５が別のガスを供給する場合、例えば、酸素排除を目的として窒素を供給する場合や除電を目的として電離ガスを供給する場合がある。このような場合には、供給口２６ａ乃至２６ｄからガスを供給するとともに、気口２７ａ乃至２７ｄからガスを排出してもよい。

次いで、供給工程の完了後、供給位置から押印位置に向けて基板ステージ１０の移動を開始する際には、モールド１１に関して供給部７の側にある（供給部７とモールド１１との間にある）供給口２６ａ（第１供給口）からガスを供給する。一方、モールド１１に関して供給口２６ａとは反対の側にある供給口２６ｂ（第２供給口）からのガスの供給は停止したままにする。また、モールド１１に関して供給部７の側にある（供給部７とモールド１１との間にある）排出口２７ａ（第１排出口）からのガスの排出は停止したままにする。一方、モールド１１に関して排出口２７ａとは反対の側にある排出口２７ｂ（第２排出口）からガスを排出する。これにより、ガス給排部２５から供給されるガスを、基板ステージ１０の移動方向と同様に、Ｘ軸方向に沿ってマイナス側からプラス側に一方向で流すことができる。

次に、押印工程、即ち、ショット領域が押印位置に位置している状態では、供給口２６ａに加えて、供給口２６ｂ乃至２６ｄからもガスを常に供給して、モールド１１のパターンへのインプリント材の充填を促進させる。また、空間３０からガスが漏洩することを防止するために、排気口２７ｂに加えて、排気口２７ａ、２７ｃ及び２７ｄからもガスを常に排出する。これにより、空間３０を、ガス給排部２５から供給されるガスで常に充填させることができる。モールド１１におけるインプリント材の未充填は、基板上に形成されるパターンの欠陥の原因となるため、押印工程では、ガス給排部２５からの高濃度のガスを空間３０に充填しておく必要がある。

次いで、離型工程では、ガス給排部２５からガスを供給する必要がないため、供給工程と同様に、供給口２６ａ乃至２６ｄからのガスの供給を停止するとともに、排気口２７ａ乃至２７ｄからのガスの排出を停止する。但し、上述したように、モールド１１のパターンへのインプリント材の充填性の向上以外の目的でガス給排部２５が別のガスを供給する場合には、供給口２６ａ乃至２６ｄからガスを供給し、排気口２７ａ乃至２７ｄからガスを排出してもよい。

また、本実施形態では、供給口２６に関しては、ガスを供給する（流量＝１００％）、又は、ガスの供給を停止する（流量＝０％）、排気口２７に関しては、ガスを排出する、又は、ガスの排出を停止する、ものとして説明したが、これに限定されるものではない。マスフローコントローラや二方弁を制御するなどして、その流量を中間的な値（例えば、９０％や１０％）にすることも可能である。例えば、Ｘ軸方向に沿ってマイナス側からプラス側に基板ステージ１０の移動を開始する際に、供給口２６ａから供給されるガスの供給量（第１供給量）を、供給口２６ｂから供給されるガスの供給量（第２供給量）より多くすればよい。また、排気口２７ｂから排出されるガスの排出量（第１排出量）を、排気口２７ａから排出されるガスの排出量（第２排出量）より多くすればよい。また、基板上のショット領域が押印位置に位置している状態では、第１供給量と第２供給量との間の差が小さくなり、且つ、第１排出量と第２排出量との間の差が小さくなるようにする。

本実施形態のように、供給口２６ａからガスを供給している状態で、供給位置から押印位置に向けて基板ステージ１０が移動すると、基板８が供給口２６ａからのガスと接触しながら移動することによって、クエット流１０４が発生する。従って、ガスを導入することが困難な空間３０に対しても、供給口２６ａからのガスを導入することができる。

Ｚ軸方向（基板８の高さ方向）における空間３０の距離は、５００ミクロン程度の狭キャップであるため、空間３０の外部から単純にガスを供給するだけでは、空間３０の大気をガスに置換することは困難である。上述したように、クエット流１０４を利用することで、空間３０の大気をガス給排部２５からのガスで置換することが可能となる。但し、空間３０においては、ガス給排部２５からのガスの濃度を上げ、且つ、濃度分布の均一性を向上させることが要求されるため、空間３０で必要とされるガスの量は極めて微量であるが、大量のガスを供給しなければならない。

例えば、基板ステージ１０の移動方向の上流側の供給口２６ａから１５Ｌ／ｍｉｎのガスを供給する場合を考えると、約３Ｌ／ｍｉｎのガスがクエット流１０４を発生させるために使用される。空間３０におけるガスの置換効果の寄与度を考えると、クエット流１０４の寄与度は約５０％であるため、残りのガスの置換効果（５０％）のために、１２Ｌ／ｍｉｎのガスが消費されることになる。従って、ガス給排部２５から供給されるガスの消費量を削減するためには、クエット流１０４を発生させるためのガス以外のガスの消費を抑えることが重要となる。

そこで、本実施形態では、供給口２６ａからガスを供給する一方で、排気口２７ｂからガスを強制的に排出している。これにより、Ｘ軸方向に沿ってマイナス側からプラス側に向かう方向性を有する排出ガス流１０５が強制的に形成される。従って、従来技術に比べて、供給口２６ａから供給するガスの量を少量にしながらも空間３０の大気をガスに置換することができるとともに、淀みやパーティクルの付着などの影響を改善することができる。このように、クエット流１０４に加えて排出ガス流１０５を形成することで、ガスの置換が必要な空間３０にガスを容易に（直接的に）導入することができるため、ガス給排部２５から供給されるガスの消費量を大幅に削減することができる。

空間３０におけるガスの置換の効率を向上させるためには、クエット流１０４の方向と排出ガス流１０５の方向とを一致させることが重要となる。そこで、本実施形態では、モールド１１の周囲に複数の供給口２６及び複数の排気口２７を設けて、基板ステージ１０の移動方向に応じて、クエット流１０４と排出ガス流１０５が同じ方向となるように、ガス給排部２５を制御している。

図２（ａ）及び図２（ｂ）では、基板ステージ１０がＸ軸方向に沿ってマイナス側からプラス側に移動するため、クエット流１０４もＸ軸方向に沿ってマイナス側からプラス側に向かう方向に発生する。従って、排出ガス流１０５もＸ軸方向に沿ってマイナス側からプラス側に向かう方向に形成されるように、供給口２６ａからガスを供給して排気口２７ｂからガスを排出する。一方、供給口２６ｂ乃至２６ｄからのガスの供給及び排気口２７ａ、２７ｃ及び２７ｄからのガスの排出は停止する。これにより、排出ガス流１０５がクエット流１０４と同じ方向となるため、空間３０での層流のガス流量が増加して、ガスの置換に関する相乗効果を得ることができる。

また、基板ステージ１０がＸ軸方向に沿ってプラス側からマイナス側に移動する場合には、供給口２６からのガスの供給及び排気口２７からのガスの排出に関する上述した動作を逆の動作にすればよい。具体的には、供給口２６ｂからガスを供給して排気口２７ａからガスを排出する。一方、供給口２６ａ、２６ｃ及び２６ｄからのガスの供給及び排気口２７ｂ乃至２７ｄからのガスの排出は停止する。これにより、Ｘ軸方向に沿ってプラス側からマイナス側に向かう方向にクエット流が発生するとともに、排出ガス流もＸ軸方向に沿ってマイナス側からプラス側に向かう方向に形成される。

本実施形態では、便宜的に、Ｘ軸方向に沿って基板ステージ１０が移動する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、Ｙ軸方向に沿って基板ステージ１０が移動する場合には、Ｙ軸方向に沿って同じ方向にクエット流や排出ガス流が形成されるように、ガス給排部２５を制御すればよい。同様に、斜め方向に基板ステージ１０が移動する場合には、斜め方向に沿って同じ方向にクエット流や排出ガス流が形成されるように、ガス給排部２５を制御すればよい。

また、空間３０の外部の空間に存在する空気が空間３０に流入すると、空間３０におけるガスの濃度の低下やガスの濃度分布の不均一が発生する可能性がある。従って、空間３０における外部の空間の空気の流入抵抗を増加させるために、図２（ａ）に示すように、供給口２６ａ乃至２６ｄ及び排気口２７ａ乃至２７ｄを取り囲む遮蔽板（壁部）１００を設けるとよい。Ｚ軸方向（基板８の高さ方向）における遮蔽板１００と基板８との間の距離は、Ｚ軸方向におけるモールド１１と基板８との間の距離より短いため、空間３０の外部の空間に存在する空気が空間３０に流入することを抑制することができる。遮蔽板１００を設ける代わりに、空間３０を負圧にしないように、ガスの供給量がガスの排出量よりも大きくなるように、ガス給排部２５を制御してもよい。

また、供給部７は、モールド１１を挟んで複数設けてもよい。換言すれば、供給部７は、モールド１１の両側にそれぞれ設けられていてもよい。例えば、図３に示すように、モールド１１（モールド保持部３）の左側と右側に２つの供給部７ａ及び７ｂを設けてもよい。このように、インプリント材を供給可能な供給位置を複数設けることで、スループットやメンテナンス性を向上させることができる。

このような場合にも、ガスの置換は、供給工程から押印工程に移行する際に行われる。換言すれば、基板上のショット領域が供給部７ａ又は７ｂの下の供給位置からモールド１１の下の押印位置に位置するように基板ステージ１０の移動を開始する際に、空間３０にガスが供給されるようにガス給排部２５を制御する。

例えば、供給部７ａの下の供給位置から押印位置に向けて基板ステージ１０の移動を開始する際には、上述したように、供給口２６ａからガスを供給して排気口２７ｂからガスを排出する。一方、供給口２６ｂ乃至２６ｄからのガスの供給及び排気口２７ａ、２７ｃ及び２７ｄからのガスの排出は停止する。これにより、Ｘ軸方向に沿ってマイナス側からプラス側に（即ち、クエット流れと同じ方向に）排出ガス流１０５ｂが形成されるため、空間３０において効果的なガス置換を行うことができる。

また、供給部７ｂの下の供給位置から押印位置に向けて基板ステージ１０の移動を開始する際には、供給口２６ｂからガスを供給して排気口２７ａからガスを排出する。一方、供給口２６ａ、２６ｃ及び２６ｄからのガスの供給及び排気口２７ｂ乃至２７ｄからのガスの排出は停止する。これにより、Ｘ軸方向に沿ってプラス側からマイナス側に（即ち、クエット流れと同じ方向に）排出ガス流１０５ａが形成されるため、空間３０において効果的なガス置換を行うことができる。

このように、押印位置に対する基板ステージ１０の移動方向と同じ方向に排出ガス流１０５を形成することで、クエット流との相乗効果によって、ガス給排部２５から供給するガスの量を削減しながらも、空間３０のガス置換を行うことができる。また、供給口２６及び排気口２７のそれぞれは、必ずしも複数で構成されていなくてもよい。

また、インプリント装置１では、１回の供給工程で基板上の複数のショット領域にインプリント材を供給する場合がある。この場合、モールド１１の下の押印位置と供給部７の下の供給位置との間で基板ステージ１０を往復させる回数を減らすことができるため、スループットが向上する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、１回の供給工程でインプリント材が供給されるショット領域のレイアウトを示す図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すレイアウトは、ショット領域の数や配置を限定することを意味するものではなく、その他のレイアウトであってもよい。いずれのレイアウトであっても、上述したように、クエット流と排出ガス流との相乗効果によって、モールド１１と基板８との間の空間の大気を効率的にガスで置換しているものとする。

図４（ａ）に示すように、１回の供給工程でインプリント材が供給される複数のショット領域３００が縦のみに配列されたレイアウトである場合、複数のショット領域３００の全てをガス置換エリア３０３に収めることができない。従って、複数のショット領域３００のうち端のショット領域３００ａをモールド１１のメサ領域１０２に対して位置合わせしてインプリント処理を行う際に、ガス置換エリア３０３の外に位置するショット領域３０１が発生してしまう。このような場合、ガス置換エリア３０３の外に位置するショット領域３０１に供給されたインプリント材が空気、具体的には、酸素に晒されることになるため、モールド１１へのインプリント材の充填や紫外線の照射による硬化に影響を与えてしまう。

一方、図４（ｂ）に示すように、１回の供給工程でインプリント材が供給される複数のショット領域３０２が縦横に配列されたレイアウトである場合、図４（ａ）とは異なり、複数のショット領域３０２の全てをガス置換エリア３０３に収めることができる。従って、複数のショット領域３０２に供給されたインプリント材は、ヘリウムなどの置換ガスと常に接しているため、インプリント材が酸素に晒されることに起因する影響を抑制することができる。

このように、１回の供給工程で基板上の複数のショット領域にインプリント材を供給する場合には、インプリント材を供給するショット領域の全てをガス置換エリアに収めるようなレイアウトにする必要がある。図４（ａ）及び図４（ｂ）では、モールド１１のメサ領域１０２は、１つのショット領域のサイズと同じサイズを有しているが、複数のショット領域を含む（即ち、複数のショット領域を押印可能な）サイズを有していてもよい。また、ガス置換エリア３０３を広げて、ショット領域のレイアウトの自由度を増加させてもよい。

ここで、図５を参照して、複数の供給口２６及び複数の排気口２７のそれぞれの動作を制御するためガス給排部２５の具体的な構成について説明する。ガスバルブ４００、４０１及び４０２は、互いに種類の異なるガスを個別に、或いは、混合して、空間３０に導入するためのバルブである。空間３０に混合ガスを導入する場合には、ガスバルブ４００、４０１及び４０２よりも下流の経路に混合器などを設けるとよい。供給バルブ４１０、４１２、４１４及び４１６は、供給口２６ａ、２６ｂ、２６ｄ及び２６ｃのガスの供給量をそれぞれ制御するためのバルブである。排気バルブ４１１、４１３、４１５及び４１７は、排気口２７ａ、２７ｂ、２７ｄ及び２７ｃのガスの排出量をそれぞれ制御するためのバルブである。

図５を参照して、Ｘ軸方向に沿ってマイナス側からプラス側に基板ステージ１０を移動させる場合における供給バルブ４１０、４１２、４１４及び４１６のそれぞれの開閉及び排気バルブ４１１、４１３、４１５及び４１７のそれぞれの開閉の制御を説明する。ガスバルブ４００には、ヘリウムガス源が接続され、ガスバルブ４０１には、窒素ガス源が接続され、ガスバルブ４０２には、電離ガス源が接続されているものとする。

供給工程では、ガスバルブ４００を閉じ、ガスバルブ４０１を開け、ガスバルブ４０２を閉じ、供給バルブ４１０、４１２、４１４及び４１６、及び、排気バルブ４１１、４１３、４１５及び４１７を開ける。これにより、空間３０が窒素ガスで満たされるため、パターンの欠陥の原因となる酸素が排除され、空間３０を陽圧にすることでパーティクルの進入を防止することができる。

供給工程の完了後、供給位置から押印位置に向けて基板ステージ１０の移動を開始する際には、ガスバルブ４００を開き、ガスバルブ４０１及び４０２を閉じる。そして、供給バルブ４１０を開き、供給バルブ４１２、４１４及び４１６を閉じ、排気バルブ４１３を開き、排気バルブ４１１、４１５及び４１７を閉じる。これにより、ヘリウムガスがＸ軸方向に沿ってマイナス側からプラス側に一方向に流れる。

押印工程では、ガスバルブ４００を開き、ガスバルブ４０１及び４０２を閉じ、供給バルブ４１０、４１２、４１４及び４１６、及び、排気バルブ４１１、４１３、４１５及び４１７を開ける。これにより、空間３０がヘリウムガスで充填されるため、モールド１１におけるインプリント材の未充填を抑制することができる。

離型工程では、ガスバルブ４００及び４０１を閉じ、ガスバルブ４０２を開き、供給バルブ４１０、４１２、４１４及び４１６、及び、排気バルブ４１１、４１３、４１５及び４１７を開ける。これにより、空間３０が電離ガスで充填されるため、離型時における剥離帯電を除電することが可能となり、パーティクルの付着や放電によるパターンの欠陥を抑制することができる。

離型工程が完了したら、次の供給工程に備え、ガスバルブ４００を閉じ、ガスバルブ４０１を開け、ガスバルブ４０２を閉じ、供給バルブ４１０、４１２、４１４及び４１６、及び、排気バルブ４１１、４１３、４１５及び４１７を開ける。

また、上述した各バルブの開閉を制御する（切り替える）タイミングは、オーバーラップする場合があり、必ずしも上述した通りになるとは限らない。また、窒素ガスや電離ガスを使用しない場合もあるし、ガスの種類は、必要に応じて決めればよく、各バルブの数も限定されない。

ガス給排部２５における各バルブの実装箇所は、ユースポイントの近くに分散していてもよいし、単純な二方弁ではなく、マスフローコントローラなどの流量制御が可能なバルブであってもよい。また、各バルブと供給口２６又は排気口２７とを接続する配管は、末端で分岐していなくてもよいし、１つの配管を三方弁で切り替えて給排気する構成でもよい。

インプリント装置１を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは、各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型などである。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭなどの揮発性又は不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡなどの半導体素子などが挙げられる。型としては、インプリント用のモールドなどが挙げられる。

硬化物のパターンは、上述の物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入などが行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図６（ａ）に示すように、絶縁体などの被加工材が表面に形成されたシリコンウエハなどの基板８を用意し、続いて、インクジェット法などにより、被加工材の表面にインプリント材を付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材が基板上に付与された様子を示している。

図６（ｂ）に示すように、インプリント用のモールド１１を、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材に向け、対向させる。図６（ｃ）に示すように、インプリント材が付与された基板８とモールド１１とを接触させ、圧力を加える。インプリント材は、モールド１１と被加工材との隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光をモールド１１を透して照射すると、インプリント材は硬化する。

図６（ｄ）に示すように、インプリント材を硬化させた後、モールド１１と基板８を引き離すと、基板上にインプリント材の硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、モールド１１の凹部が硬化物の凸部に、モールド１１の凸部が硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材にモールド１１の凹凸パターンが転写されたことになる。

図６（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材の表面のうち、硬化物が無いか、或いは、薄く残存した部分が除去され、溝となる。図６（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材の表面に溝が形成された物品を得ることができる。ここでは、硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子などに含まれる層間絶縁用の膜、即ち、物品の構成部材として利用してもよい。

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 ３：モールド保持部 ６：制御部 ７：供給部 ８：基板 １０：基板ステージ １１：モールド ２５：ガス給排部 ２６：供給口 ２７：排気口

Claims (10)

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、
   前記型を保持する型保持部と、
   前記基板を保持する基板保持部と、
   前記インプリント材を前記基板上に供給する供給部と、
   前記型保持部に保持された型の周囲に複数の給気口を含み、前記複数の給気口からガスを供給する給気部と、
   前記型保持部に保持された型の周囲に複数の排気口を含み、前記複数の排気口からガスを排出する排気部と、
   前記給気部と前記排気部とを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記供給部によりインプリント材を供給された前記基板上の領域が前記基板保持部とともに前記供給部の下から前記型保持部の下へ移動する場合、前記複数の給気口のうち前記型保持部に保持された型に関して前記供給部の側にある第１給気口から供給されるガスの量としての第１供給量が前記複数の給気口のうち前記型保持部に保持された型に関して前記第１給気口とは反対の側にある第２給気口から供給されるガスの量としての第２供給量より多くなるように、かつ前記複数の排気口のうち前記型保持部に保持された型に関して前記供給部の側にある第１排気口から排出されるガスの量としての第１排出量より前記複数の排気口のうち前記型保持部に保持された型に関して前記第１排気口とは反対の側にある第２排気口から排出されるガスの量としての第２排出量が多くなるように、前記給気部および前記排気部を制御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、前記領域が前記供給部の下に位置している場合、前記複数の給気口からのガスの供給量および前記複数の排気口からのガスの排出量がゼロとなるように、前記給気部および前記排気部を制御する請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記制御部は、前記場合より、前記領域が前記型保持部の下に位置している場合は、前記第１供給量と前記第２供給量との間の差が小さくなり、かつ前記第１排出量と前記第２排出量との間の差が小さくなるように、前記給気部および前記排気部を制御する請求項１又は２に記載のインプリント装置。
4. 前記制御部は、前記場合、前記第２供給量および前記第１排出量がゼロとなるように、前記給気部および前記排気部を制御する請求項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. 前記給気部は、前記複数の給気口のガスの供給量をそれぞれ制御するための複数の供給バルブを含み、
   前記排気部は、前記複数の排気口のガスの排出量をそれぞれ制御するための複数の排気バルブを含み、
   前記制御部は、前記複数の供給バルブおよび前記複数の排気バルブを制御することを特徴とする請求項１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. 前記供給部は、前記型保持部の両側にそれぞれ設けられてい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. 前記複数の給気口および前記複数の排気口を取り囲む壁部を有し、
   前記壁部と前記基板との間の距離は、前記型と前記基板との間の距離より短い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. 前記給気部は、前記接触にともなう圧力上昇により液化する性質を有する凝縮性ガスならびに前記型、前記基板および前記インプリント材のうち少なくとも１つを透過する性質を有する透過性ガスのうち少なくとも一方を供給することを特徴とする請求項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。
9. 前記凝縮性ガスは、ペンタフルオロプロパンを含み、
   前記透過性ガスは、ヘリウムを含むことを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置。
10. 請求項１乃至９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上に形成する工程と、
    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。

Images