JP2012039057A - インプリント装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】干渉計の光路へのガス漏れを抑制しつつ、インプリント処理時に基板とモールドとの隙間にガスを迅速に高い濃度に充填させるインプリント装置を提供する。
【解決手段】モールド１１を保持するヘッドと、ウエハ２１を保持するウエハステージ２３と、樹脂を前記ウエハに供給する樹脂供給口３２と、前記ウエハステージの第１方向における位置を計測する干渉計と、型と前記ウエハとの間の空間に空気と置換するためのガスを供給する第１ガス供給口４１ａを前記ウエハステージの上に有する第１ガス供給部と、前記空間に前記ガスを供給する第２ガス供給口４１ｂを前記ウエハステージの上に有する第２ガス供給部と、前記空間に前記ガスを供給する第３ガス供給口４３を前記ウエハステージの前記干渉計側の縁部に有する第３ガス供給部と、制御部６０とを備える。
【選択図】図４

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。

紫外線、Ｘ線又は電子ビームによるフォトリソグラフィーを用いた半導体デバイスへの転写パターンの形成方法に代わる技術としてインプリント技術が知られている。インプリントとは、電子ビーム露光等によって微細な転写パターンを形成した型（モールド）を、樹脂（レジスト）を塗布したウエハ等の基板に押し付ける（押印する）ことによって、樹脂上にパターンを転写するものである。既に１０ｎｍ程度の微細な形状の転写が可能であることが示されており、特に、磁気記録媒体の微細な周期構造の作成手段として注目されており、各地で盛んに研究開発が行われている。

インプリント方式としては、紫外線硬化型の樹脂をレジストとして使用し、透明なモールドで押印した状態で感光、硬化させてからモールドを剥離する方法（光硬化法）が知られている。半導体集積回路パターンは最小線幅が１００ｎｍ以下であり、モールドの微細な構造に確実に樹脂が入り込むためには低粘度の樹脂材を使用する必要がある。また、インプリント装置は、通常、ステップアンドリピート方式でウエハ面に逐次パターンを転写する。ここで、「ステップアンドリピート方式」は、ウエハのショットの一括転写ごとにウエハをステップ移動して、次のショットの転写領域に移動する方法である。この際、樹脂の粘度が低いことから露光装置のように基板全面に樹脂を予め塗布して搬送、装着することは困難である。このため、ショット毎、もしくは複数ショット毎に適量の樹脂をショット又は複数ショットに滴下して塗布する方法が提案されている。

樹脂が塗布された基板にモールドを押印する時に、モールドと基板表面の樹脂との間に気泡が残留すると、形成されるパターンが歪むことが知られている。その対策として、モールドと基板との間に気泡が残留しにくいように拡散性が高い又は樹脂に対して溶解性が高いヘリウムや二酸化炭素などのガスを流し込み、基板とモールドとの隙間の空気を置換する技術が特許文献１で開示されている。さらに、モールドと基板との間の空間を負圧にして、気泡の発生源である気体を除去する技術も特許文献１には開示されている。また、基板とモールドとの隙間のガス濃度を高めやすいように、ステージ上面に設けられたガス供給口（エアベアリング）とガス回収口を設けて、モールド周辺を密閉化する技術が特許文献２で開示されている。

特表２００７−５０９７６９号公報 特表２００９−５３２２４５号公報

インプリント装置の押印時における基板とモールドとの隙間のガス濃度はより高い方が欠陥の抑制に効果的であるが、ガス濃度が高くなるまでの時間が長いと生産性が低下する。また、干渉計の光路の近傍にガスが漏れると計測誤差が生じて、重ね合わせ精度が低下する。そこで、本発明では、干渉計の光路へのガス漏れを抑制しつつ、インプリント処理時に基板とモールドとの隙間にガスを迅速に高い濃度に充填させることを目的としている。

本発明は、基板に塗布された樹脂とパターン面を有する型とを接触させた状態で該樹脂に光を照射することによって該樹脂を硬化させるインプリント処理を前記基板のショット領域ごとに行うインプリント装置であって、型を保持するヘッドと、基板を保持する基板ステージと、樹脂を前記基板に供給する樹脂供給口と、前記基板ステージの第１方向における位置を計測する干渉計と、前記型と前記基板との間の空間に空気と置換するためのガスを供給する第１ガス供給口を前記基板ステージの上に有する第１ガス供給部と、前記空間に前記ガスを供給する第２ガス供給口を前記基板ステージの上に有する第２ガス供給部と、前記空間に前記ガスを供給する第３ガス供給口を前記基板ステージの前記干渉計側の縁部に有する第３ガス供給部と、制御部と、を備え、前記樹脂供給口、前記第１ガス供給口、前記第２ガス供給口、前記ヘッド及び前記干渉計は、前記第１方向に沿って、前記樹脂供給口、前記第２ガス供給口、前記ヘッド、前記第１ガス供給口及び前記干渉計の順となるように配置され、前記制御部は、前記第１ガス供給口が前記第３ガス供給口よりも前記干渉計側に位置する場合には、前記第２ガス供給口及び前記第３ガス供給口の少なくともいずれかから前記空間に前記ガスを供給し、前記第３ガス供給口が前記第１ガス供給口よりも前記干渉計側に位置する場合には、前記第１ガス供給口及び前記第２ガス供給口の少なくともいずれかから前記空間に前記ガスを供給するように、前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部及び前記第３ガス供給部を制御する、ことを特徴とする。

本発明によれば、干渉計の光路へのガス漏れを抑制しつつ、インプリント処理時に基板とモールドとの隙間にガスを迅速に高い濃度に充填させることが出来る。

インプリント装置の概略を示した図 ステージ上面から見た第１のガス供給口を示した図 ガス充填プロセスの一例を示した図 ガス充填プロセスを他の例を示した図 ガス充填プロセスの他の例を示した図 複数のガス充填プロセスを用いる場合のフローチャート 基板上の領域を説明する図 複数のショットに対して連続してインプリント処理を行う場合のフローチャート ガス供給口の配置例を示した図 ガス充填プロセスの他の例を示した図

［実施例１］
以下、添付図面を参照して、実施例１として光硬化法を用いたインプリント装置１０について説明する。インプリント装置は、基板に塗布された樹脂とパターン面を有する型とを接触させた状態で該樹脂に光を照射することによって該樹脂を硬化させるインプリント処理を前記基板のショット領域ごとに行う。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、インプリント装置１０の概略断面図である。インプリント装置１０は、光硬化部と、型（モールド）１１と、モールド駆動部と、基板（ウエハ）２１と、ウエハ駆動部と、樹脂供給部と、その他の機構とを有する。光硬化部は、光源１５と照明光学系１４とを有し、モールド１１と接触させた状態の樹脂４２に光（紫外線）を照射して樹脂を硬化する。光源１５は、ＵＶ光を発生するハロゲンランプ（不図示）等からなる。照明光学系１４は、樹脂を露光し硬化させるための照明光を整えて樹脂面に照射するためのレンズ、アパーチャ、照射と遮光とを切り替えるためのシャッタ等を含む。モールド１１は、その中心付近にパターン面１２が配置されており、樹脂４２を硬化するための紫外線を透過するために透明な部材で作られている。モールド駆動部は、モールド１１をインプリント装置１０に保持するためのモールドチャック１３と、モールド１１を下方向に押し付ける駆動部としてのインプリント機構部４０とを含む。モールド駆動部は、型（モールド）１１を保持するヘッドを構成している。インプリント機構部４０は、上下動作をさせるだけでなくモールド転写面とウエハ２１とが密着するように姿勢のかわし機構や姿勢制御、回転方法の位置合わせ機能も有する。

基板（ウエハ）２１は、モールド１１に形成されている転写パターン１２が転写され、後の工程を経て半導体集積回路が形成される対象であり、従来の半導体プロセスに用いられているものと同様である。ウエハ駆動部は、ウエハ２１を保持するウエハチャック２２と、ウエハチャック２２の位置、姿勢を調整するためのウエハステージ２３とを含む。ウエハステージ（基板ステージ）２３は、ｘｙ平面方向に移動可能であり、ウエハ２１の全面を転写可能としている。ウエハステージ２３は、精密な位置決めも可能であり、微細なパターンの重ね合せを達成している。また、ウエハステージ２３は、位置決めだけではなく、ウエハ２１の表面の姿勢を調整する役割を有する。また、ウエハステージ２３の端面に配置されたミラー５２と干渉計５０及び干渉光の光路５１で構成される干渉計システムによりウエハステージ２３のｘ方向（第1方向）における位置が計測される。樹脂供給部は、紫外線照射前、つまり硬化前の樹脂４２を保持するタンク３１と、ウエハ２１の表面に樹脂４２を供給して塗布するための樹脂供給口３２を含む。

その他の機構は、定盤２４、除振器２５、フレーム２６、アライメントスコープ２７を含む。定盤２４は、インプリント装置１０の全体を支えると共にウエハステージ２３の移動の基準平面を形成する。除振器２５は、床からの振動を除去する機能を有し、フレーム２６を支える。フレーム２６は、ウエハ２１より上方に位置する構成部分の光源１５からモールド１１までを支える。アライメントスコープ２７は、ウエハ２１上のアライメントマーク位置を計測し、その結果に基づいてステージ制御部６４はウエハステージ２３の位置決めを行う。転写に供されるウエハ２１は、不図示のウエハ搬送系によってウエハチャック２２に載置される。ウエハチャック２２は真空吸着によってウエハ２１を保持する。ウエハステージ２３によって、ウエハ２１の面上のアライメントマークを順にアライメントスコープ２７によって計測を行い、ウエハ２１の位置計測を高精度に行う。プロセス制御部６０は、その計測結果から各転写座標を演算する。プロセス制御部６０は、その演算結果に基づいて所定の転写エリア（ショット領域）ごとに逐次転写（ステップアンドリピート）を行う。全てのショットに対して転写が完了したら、ウエハ２１が搬出され、次のウエハ２１が搬入される。

ステージ制御部６４は、まずウエハステージ２３により対象ショット領域２８が樹脂供給口３２下に位置するようにウエハ２１を位置決めする。そして、樹脂供給口３２から適量の樹脂４２を対象ショット領域２８に滴下する。その後、ステージ制御部６４は、対象ショット領域２８がパターン面１２の直下に位置するようにウエハステージ２３を移動させ、位置決めを行う。位置決め完了後に、インプリント機構部４０がモールド１１を下降させ、パターン面１２を対象ショット領域２８上に塗布されている樹脂４２に押し付けて押印する。押し付け完了の判断は、インプリント機構部４０の内部に設置された荷重センサによって行われる。プロセス制御部６０は、押印後に、紫外線を照射し、樹脂４２を硬化させる。樹脂の硬化が終了した後、プロセス制御部６０は、モールド１１を引き上げる。そして、プロセス制御部６０は、ウエハステージ２３により、次の対象ショット領域２８が樹脂供給口３２の下に位置するように移動させる。

樹脂４２を塗布したショット領域にモールド１１のパターン面１２を押印する時に、パターン面１２とショット領域表面の樹脂４２との間に気泡が残留すると、形成されるパターンが歪み、程度によっては転写欠陥が発生してしまう。そのため、樹脂４２に対して溶解性が高いヘリウムや二酸化炭素などのガスでモールド１１とウエハ２１との間の空間の空気を置換させて、気泡の発生を抑える。少なくとも押印直前にモールド１１の近傍に配置した第２ガス供給口４１ｂ又は第１ガス供給口４１ａからヘリウムなどのガスを噴出し、モールド１１周辺のガス濃度を極力高める方式が知られている。これにより、ガス自身の持つ拡散効果により、一定の時間を経ることでモールド１１中心付近に配置されているパターン面１２近傍のガス濃度も十分高くなり（例えば濃度７０％以上）、その後押印することで転写欠陥を効果的に減らすことが出来る。しかし、このようなガス充填方式ではモールド１１とウエハ２１との間の空間のガス濃度が十分高くなるまで、一定の待ち時間が必要となる。待ち時間はモールド１１周りの構成や必要濃度によって異なるが、一般的なインプリント装置１０を想定すれば、１秒〜数十秒以上の待ち時間が予想される。この待ち時間は、生産性に影響を及ぼすため、極力短くしたい。そこで、本実施例１ではモールド１１とウエハ２１との間の空間のガス濃度をより迅速に高めるように以下のようなガス充填方法を用いる。

ウエハステージ２３の干渉計側の縁部の上面には図２のように第３ガス供給口４３が設けられている。第３ガス供給口４３は、ウエハ２１を取り囲むように全方向に対して多数設けても良いが、図２のようにウエハ２１の近傍で干渉計５０側に配置するのでも効果が得られる。第３ガス供給口４３は図２Ａのように微細孔をウエハ２１周辺に並べるように形成しても良いし、図２Ｂのように、多孔質体を並べるように形成しても良い。モールド１１とウエハステージ２３との位置関係によってガスの供給領域を切り替えられるように第３ガス供給口４３を分割することができる。例えば図２Ａの場合、第３ガス供給口４３は、４つのガス供給口で構成される３つのガス供給口群４３ａ，４３ｂ，４３ｃを備えている。ガス供給口群４３ａ〜４３ｃは、各々独立にガス供給を切り替えられるように構成しても良いし、各ガス供給口群４３ａ〜４３ｃを構成する４つのガス供給口を各々独立にガス供給を切り替えられるように構成しても良い。また、図２Ｂの場合は、多孔質体が３つに分割されており、３領域４３ａ〜４３ｃはそれぞれ独立にガス供給をしたり、停止させたりすることが可能な構成になっている。

モールド１１を保持するヘッドの近傍にも第２ガス供給口４１ｂと第１ガス供給口４１ａが配置されている。図１において、第１ガス供給口４１ａはヘッドと干渉計５０との間に配置され、第２ガス供給口４１ｂはヘッドと樹脂供給口３２との間に配置されている。すなわち、Ｘ方向（第１方向）に沿って、樹脂供給口３２、第２ガス供給口４１ｂ、ヘッド、第１ガス供給口４１ａ、干渉計５０の順となるように配置される。

ステージ制御部６４はステージ動作指令をプロセス制御部６０から受け取りウエハステージ２３の位置決めを行う。プロセス制御部６０は、第３ガス供給源６３、第２ガス供給源６２及び第１ガス供給源６１に指令を送って、第３ガス供給口４３、第２ガス供給口４１ｂ及び第１ガス供給口４１ａからのガス供給を最適に制御する。第１ガス供給源６１、第２ガス供給源６２、第３ガス供給源６３は、第１ガス供給部、第２ガス供給部、第３ガス供給部をそれぞれ構成している。実施例１において、プロセス制御部６０は、第１ガス供給部、第２ガス供給部及び第３ガス供給部を制御する制御部を構成している。

以下に具体的なガス供給方法の一例について図３を用いて説明する。図３に示される一連の流れをプロセス１と称する。図３は、ウエハステージ２３とモールド１１との位置関係やウエハステージ２３の移動方向とガス供給タイミングとの関係と、対応するフローチャートを示している。図３Ａはウエハ２１上の樹脂供給口３２側に位置するショット領域２８に樹脂４２を樹脂供給口３２より塗布している状態を示しており、Ｓ１１に対応している。この時点では、第２ガス供給口４１ｂと第１ガス供給口４１ａの両方からガス４５を供給して、モールド１１とウエハ２１との間の空間のガス濃度を維持している。図３Ａにおけるモールド１１下とウエハ２１との間の黒塗りされた領域はガス４５が高濃度に充填されている状態を示している。

その後、プロセス制御部６０は、第２ガス供給口４１ｂのみガス供給が行われる状態に切り替え、図３Ｂのようにウエハステージ２３は対象ショット２８が転写パターン１２の下に位置するように図中左方向へ移動を開始する。Ｓ１２、Ｓ１３が図３Ｂに対応する。第２ガス供給口４１ｂから供給されたガス４５は、ウエハステージ２３の移動とともにモールド１１とウエハ２１との隙間に引き込まれていくため、効果的に隙間のガス濃度を高めることが可能となる。図３Ｂにおけるモールド１１下とウエハ２１との間の黒塗りされた領域はガス４５が高濃度に充填されている状態を示している。また、モールド１１下とウエハ２１との間のハッチングされた領域は、黒塗りの領域よりはガス濃度が低いが、その他の領域に比べてガス濃度が高い状態を示している。第１ガス供給口４１ａからガス４５を供給しても、ウエハステージ２３の移動によって、モールド１１とウエハ２１との隙間には入りにくく、モールド１１下のガス濃度を高める効果が薄いため、ガス供給を停止させている。ガスがモールド１１下から漏れて干渉光の光路５１近傍に到達すると、干渉計５０によるウエハステージ２３の位置計測に誤差が発生する弊害もあることから、モールド１１周辺ではガス供給とは別にガスを排気するための排気機構（不図示）も設けている。このガス排気機構は、基本的に常時排気するのが好ましいが、例えば押印時のガス濃度を上げることを優先させるために、押印時直前のみガス排気を停止するのでも良い。しかし、ガス排気機構によってもモールド１１周辺から漏れ出すガスを全て回収できる訳ではないので、ガス供給は出来るだけ抑制したい事情もあり、効果の薄い第１ガス供給口４１ａからのガス供給は停止させている。

図３Ｃでは、ウエハステージ２３の移動が完了し、対象のショット領域２８が転写パターン１２の下に位置し、第１及び第２ガス供給口４１ａ、４１ｂからのガス供給を開始している状態を示しており、Ｓ１４及びＳ１５に対応している。その後、図３Ｄでインプリント機構部４０がモールド１１を下降させて、モールド１１を樹脂に対して押印させる。プロセス制御部６０は、その状態を保ったまま照明光を照射させて、樹脂を硬化させた後、インプリント機構部４０によってモールド１１を引き上げて離型させる。この状態では、引き続き第１及び第２ガス供給口４１ａ、４１ｂからのガス供給を行っている。この状態は、Ｓ１６に対応している。そして、プロセス制御部６０は、第１ガス供給口４１ａのみからガス４５供給を行う。また、プロセス制御部６０は、次のショット領域２８に樹脂４２を塗布させるために、ウエハステージ２３を図中右側方向に移動を開始させて、ステージ移動によりガス４５をモールド１１とウエハ２１との隙間に引き込ませる。第２ガス供給口４１ｂからのガス供給を行っても、モールド１１とウエハ２１との隙間のガス濃度に寄与しにくいため、ガス供給は行わない。その後、ステージ制御部６４は、対象のショット領域２８が樹脂供給口３２の下に位置する状態でウエハステージ２３を停止させる。この一連のプロセスは、Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９に対応する。その後、Ｓ２０で示すように、プロセス制御部６０は、第２ガス供給口４１ｂと第１ガス供給口４１ａのガス供給を開始して、図３Ａの状態つまりＳ１１の状態も戻り、フローが繰り返される。

次に、ウエハステージ２３上に配置している第３ガス供給口４３を適用したガス供給プロセスを、図４を用いて説明する。以下、図４の一連の流れをプロセス２と称する。図４は、ウエハ２１上の−Ｘ方向の端のショット領域２８が対象となる場合に最適なガス供給プロセスの一例を示したものである。図３で示したプロセスと異なり、第１又は第２ガス供給口４１ａ、４１ｂの下にウエハステージ２３の上面が位置しない状態が生じて、ガスが干渉光の光路５１近傍に漏れ出る可能性が高い。干渉光の光路５１近傍のガス濃度が変化すると、計測誤差が発生して、ウエハステージ２３の位置決め精度が低下するため、ここではプロセス１とは別のガス供給方法を採用している。図４Ａでは対象ショット２８が樹脂供給口３２下に位置しており、樹脂４２を対象のショット領域２８に塗布している状態を示しており、Ｓ３１に対応している。この状態ではガスが干渉光の光路５１近傍のガス濃度を高めてしまう恐れがあるため、プロセス制御部６０は、全てのガス供給口４１ａ，４１ｂ，４３からのガス供給を停止させている。図４Ｂは、第３ガス供給口４３と第２ガス供給口４１ｂからガス４５を供給させながら、ウエハステージ２３を−Ｘ方向に移動させている状態を示しており、Ｓ３２及びＳ３３に対応している。第３ガス供給口４３から供給されたガスはモールド１１の下壁面に、第２ガス供給口４１ｂから供給されたガスはウエハステージ２３の上面に張り付き、ウエハステージ２３の移動とともにモールド１１とステージ２３上面との隙間にガス４５が入り込みやすくなる。図３に示されるプロセス１では、ウエハステージ２３の移動時にモールド１１側の第１、第２ガス供給口４１ａ又は４１ｂからのみガス供給を行っていたが、ここではステージ２３上面側の第３ガス供給口４３からも同時に供給している。これにより、モールド１１の下のガス濃度を効率的に上げることが可能となっている。図３のプロセス１に比べてウエハステージ２３が移動開始する時点でのモールド１１下のガス濃度が低くなるとの課題に対して、第３ガス供給口４３を設けてガス供給することで、押印時における転写パターン１２下のガス濃度を十分高く保つことを可能している。この際、前述のように第３ガス供給口４３は、いくつかの領域に分割されており（図２の４３ａ〜４３ｃ）、モールド１１と第３ガス供給口４３との位置関係によって、モールド１１以外へのガスの漏れが少ない領域のガス供給口からガスを供給するのが好ましい。

対象のショット領域２８がパターン面１２の下に位置する状態になったら、ステージ制御部６４は、図４Ｃのように、ウエハステージ２３を停止させる。その後、プロセス制御部６０は、図４Ｄのように全てのガス供給口４３、４１ａ、４１ｂからのガス供給を停止させ、押印及び離型を行う。この一連のステップは、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６に対応する。次に、全てのガス供給を停止させた状態で、ステージ制御部６４は、図４Ｅのように、次の対象のショット領域２８を樹脂供給口３２の下に位置するようにウエハステージ２３の移動を開始及び停止させる。図４Ｅのステップは、Ｓ３７、Ｓ３８に対応する。この後は、図４ＡのＳ３１に戻り、プロセスが繰り返される。以上が、ウエハステージ２３上面に設けた第３ガス供給口４３を利用したガス供給プロセスであるが、図５に示したガス供給プロセスに制限されるものではない。例えば、図５ＢのＳ３２（ガス供給の切り替え）とＳ３３（ステージ移動開始）の順番が入れ替わっていてもよい。

［実施例２］
次に、第３ガス供給口４３のかわりに、第１ガス吸引口４３’を有する第１ガス吸引部６３’を設けた場合についての実施例３を説明する。以下、説明の都合上、図中の第３ガス供給口４３を第１ガス吸引口４３’、第３ガス供給源６３を第1ガス吸引部６３’に置き換えて説明することとし、図４Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅの順でプロセスを説明する。また、Ｓ５１〜Ｓ５８が第1ガス吸引口４３’を用いたガス供給プロセスを示したフローチャートである。以下、図５の一連の流れをプロセス３と称する。図４Ａは、対象のショッ領域ト２８に対して樹脂４２を塗布している状態であり、Ｓ５１に対応する。次に図５Ｂのように、プロセス制御部６０は、第1ガス吸引口４３’を通して排気を行い、かつ第２ガス供給口４１ｂからガス４５を供給させながら、ウエハステージ２３を図中−Ｘ方向に移動させる。第1ガス吸引口４３’を通して排気しながら、第２ガス供給口４１ｂからガス４５を供給しているため、第２ガス供給口４１ｂと第1ガス吸引口４３’との間に圧力勾配が出来てスムーズにガス４５が流れるようになる。当然ながら、実施例１と同様に、ウエハステージ２３の移動によっても、モールド１１とウエハステージ２３上面との隙間に引き込まれる効果も得られ、相乗効果でモールド１１下のガス濃度を上げることが可能となっている。この状態は、Ｓ５２及びＳ５３に対応している。図５Ｃでは、パターン面１２の下に対象のショット領域２８が位置して、ウエハステージ２３が停止している状態を示しており、Ｓ５４に対応している。次に、プロセス制御部６０は、図４Ｄで全てのガス排気及びガス供給を停止させて、押印及び離型動作を行い、その後、樹脂４２を塗布出来る状態にウエハステージ２３を移動させて、停止する。これらの状態は、Ｓ５５〜Ｓ５８に対応している。その後は、実施例１と同様に図４ＡのＳ５１に戻り、フローを繰り返す。

Ｓ５５で、第1ガス吸引口４３’を介したガス排気を停止させているが、ガスの干渉光の光路５１への流入を抑制するという観点では、ガス排気を停止させずに、Ｓ５６の押印・離型プロセス又はＳ５７〜Ｓ５８のステージ移動を行うのが望ましい。押印時のモールド１１下に求められるガス濃度仕様や、干渉光の光路５１のガス濃度仕様などを加味して、押印・離型プロセス（Ｓ５６）又はステージ移動（Ｓ５７及びＳ５８）のガス排気を行うのか停止するのかを決めると良い。

また、実施例２では、実施例１で説明した第３ガス供給口４３を第1ガス吸引口４３’に置き換えて説明してきたが、一つの開口４３が第３ガス供給口４３と第1ガス吸引口４３’とを兼用しても良い。つまり、ガス供給ラインとガス排気ラインとを切り替え可能な電磁弁（不図示）等をガス供給装置６３内に構成し、プロセス制御部６０が状況に応じて判断して、開口４３を介してガス供給と排気を切り替えることも可能である。さらに、第３ガス供給口４３とは別にウエハステージ２３の干渉計側に第1ガス吸引口４３’を設けても構わない。この場合、第1ガス吸引口４３’を介してモールド１１とウエハ２１との隙間の空気を排気した後、第３ガス供給口４３からガス４５を供給することで、より効率的にモールド１１下のガス濃度を上げることが可能となる。

［実施例３］
実施例１と実施例２で説明したように、ウエハステージ２３上における処理するショット領域２８の位置関係によって、最適なガス供給プロセスが異なる。そのため、対象のショット領域２８に対して処理する前に、どのガス供給プロセスを用いてモールド１１下にガスを充填させるべきか決める必要がある。図６に本実施例のフローチャート図を示し、説明する。まず図６のＳ７１で対象のショット領域２８に対して樹脂４２を塗布する際に、プロセス制御部６０は、第１ガス供給口４１ａからガスを供給した時に、干渉光の光路５１近傍のガス濃度に影響を与える位置関係になるかどうか判断する。例えば、図４Ａの状態のように、ショット領域２８に対して樹脂４２を塗布する際に、第１ガス供給口４１ａ下にウエハステージ２３上面がない場合、ガスを供給すると干渉光の光路５１のガス濃度を高くする可能性がある。干渉光の光路５１のガス濃度が高くなると、干渉計５０での計測誤差が生じてウエハステージ２３の位置計測精度が低下してしまう。図７の領域Ｂに示す領域は、ショット領域２８を処理する時に、干渉光の光路５１のガス濃度が高くなる可能性がある領域を示している。つまり、領域Ｂは、図４Ａの状態のように、ショット領域２８に対して樹脂４２を塗布する際に、第１ガス供給口４１ａの下からウエハステージ２３上面がはずれる位置になってしまう領域で定義されている。一方、図７の領域Ａに示す領域は、図３Ａのように、ショット領域２８に対して樹脂４２を塗布する際に第１ガス供給口４１ａの直下にウエハステージ２３の上面が対向し、ガスを供給しても干渉光の光路５１にガスがもれない位置関係の領域として定義される。そのため、領域Ａのショットを処理する場合は、相対的に領域Ｂのショットを処理する場合に比べて、干渉光の光路５１のガス濃度が変化しにくい領域と解釈出来る。

そのため、まず、次に処理するショット領域が図７の領域Ａに属するのか、もしくは領域Bに属するかをプロセス制御部６０が判断するステップＳ７１を設けている。その結果、領域Ｂに属するショット領域であると判断された場合、プロセス制御部６０は、図４のプロセス２もしくは図５のプロセス３のいずれかを適用してガスの供給を行うと判断する（Ｓ７１）。プロセス２とプロセス３のどちらを適用するかについては、プロセス制御部６０は、干渉光の光路５１に流入すると予測されるガスの量を抑制することを重視するのか、モールド１１下の濃度を高くすることを重視するかによって判断する。例えば、プロセス制御部６０は、干渉光の光路５１に流入すると予測されるガスの量が閾値よりも大きいならばプロセス３を選択し、ガスの量が閾値よりも小さいならばプロセス２を選択する。通常プロセス２を採用するか、プロセス３を採用するかは、構成によって決まる干渉光の光路５１へのガスの予測流入量とモールド１１下のガス濃度仕様との関係から、どちらか一方に決めておくのが望ましい。しかし、例えばガス供給プロセス等の別の要因で、干渉光の光路５１に流入すると予測されるガスの量がショット領域ごとに変化する場合は、ステップＳ７１の後に、ショット領域ごとに判断して切り替えても構わない。例えば、ショット領域ごとに干渉光の光路５１へのガスの流入量が変化する場合、ガスの予測流入量から、プロセス３を採用するか、プロセス２を採用するかをプロセス制御部６０が判断するステップを設けても良い。

また、Ｓ７１でショット領域２８に樹脂４２を塗布する際に、第１ガス供給口４１ａからガスを供給した時に、干渉光の光路５１におけるガス流入の影響が小さいと判断された場合、プロセス制御部６０は、プロセス１を適用してガス供給を行う（Ｓ７２ｂ）。つまり、図７の領域Ａに属するショット領域を処理すると判断された場合に、プロセス１を適用することになる。

ここでは、ショット領域２８ごとに判断しながら、ガス供給プロセスを選択する例を示しているが、予めショットレイアウトなどから、各ショット領域のガス供給プロセスを決定しておいても良い。本実施例３での趣旨は、ショット領域とウエハジ２３との相対位置関係によって、ガス供給プロセスを切り替えることが特徴であり、どの段階でガス供給プロセスを選択する判断を行うかは、システムによってより適切な方法を採用すべきである。

［実施例４］
ここまで、ショット領域ごとに樹脂４２を塗布して押印・離型を行うプロセスに基づいた実施例を説明してきた。しかし、背景技術でも説明したように、一度に樹脂４２を複数のショット領域に対して塗布して、その後、樹脂４２が塗布された複数のショット領域に対して押印と離型を繰り返すプロセスも考えられる。このようなプロセスを採用することにより、樹脂４２を塗布するときのウエハステージ２３の位置と押印するときのウエハステージ２３の位置との間の移動量が少なくなり、生産性が向上する可能性がある。本実施例４はこのようなプロセスに対しても有効である。樹脂４２と前記モールド１１とを離型した後に、次の対象ショット２８への押印を行うためにステージ２３移動が発生する。ウエハステージ２３の移動時に、第３ガス供給口４３や第２ガス供給口４１ｂ、第１ガス供給口４１ａ、及び第1ガス吸引口４３’を単独もしくは複数を組み合わせてガス供給を行うことで、効果的にモールド１１下のガス濃度を高めることが可能になる。

具体的なガス供給プロセスについて図８に示す。図８Ａで示すプロセス１１は図３のプロセス１に基づいて、複数ショットに対して連続押印処理を行う場合のフローを示している。同様に図８Ｂのプロセス１２は図４のプロセス２、図８Ｃのプロセス１３は図５のプロセス３に対応した、連続押印処理を行う場合のフローを示している。以下、プロセス１１の例で具体的に説明する。プロセス制御部６０は、複数のショット領域に対して樹脂４２を塗布（Ｓ１１１）した後、Ｓ１１２〜Ｓ１１７までを複数のショット領域の数だけ繰り返す。プロセス制御部６０は、Ｓ１１７で、樹脂４２が塗布されたショット領域２８全てを処理されたか判断処理を行い、処理が完了したと判断した場合は、次のショット領域２８への樹脂塗布処理（Ｓ１１１）に向けたステップ（Ｓ１１８〜Ｓ１２１）処理を行う。

プロセス１２及びプロセス１３も同様にまず、複数のショット領域に対して樹脂４２の塗布処理Ｓ１３１（もしくはＳ１５１）を行う。その後、プロセス制御部６０は、Ｓ１３２〜Ｓ１３７（もしくはＳ１５２〜Ｓ１５７）までを繰り返す。そして、プロセス制御部６０は、Ｓ１３７（もしくはＳ１５７）で対象のショット領域２８全ての押印処理が完了したと判断したら、Ｓ１３８とＳ１３９（もしくはＳ１５８とＳ１５９）の処理を行い、塗布処理（Ｓ１３１もしくはＳ１５１）に戻る。本実施例４では押印ステップ（Ｓ１１６，Ｓ１３６，Ｓ１５６）前のステージ移動時に行うガス供給プロセスが特徴であり、図８に示された全体シーケンスに制限されるものではない。

［実施例５］
これまで図４における紙面左右方向（Ｘ方向）のステージ移動動作に着目して、ガス供給プロセス説明してきたが、紙面奥行き方向（Ｙ方向）のステージ移動動作を利用してガス供給を行うことも可能である。例えば、一度に樹脂４２を複数のショット領域に対して塗布して、その後、樹脂４２が塗布された複数のショット領域に対して押印と離型を繰り返すプロセスで、複数のショット領域がＹ方向に離れている場合は、Ｙ方向のステージ移動に合わせてガス供給を行える。この場合は、第３ガス供給口４３もしくは第１ガス吸引口４３’の配置場所を変更することで対応が可能である。具体的には、図２における第３ガス供給口４３もしくは第１ガス吸引口４３’をＺ軸周りに９０度回転させた位置に配置し、第２ガス供給口４１ｂと第１ガス供給口４１ａもＺ軸周りに９０度回転させる。これにより、Ｙ軸方向のステージ移動に対してガス供給が対応出来るようになる。さらに、Ｘ方向とＹ方向両方のステージ移動に合わせてガス供給を行いたい場合は、図９に示すように、モールド１１周辺にＸ方向に２つのガス供給口４１ａ、４１ｂ、Ｙ方向に２つのガス供給口４１ｃ、４１ｄを設けることで対応が出来る。

［実施例６］
これまでモールド１１とウエハ２１との隙間の空気を拡散性が高い又は樹脂に対して溶解性の高いガス４５に置換することで、押印時におけるモールド１１とウエハ２１との間に残留する気体を低減する例を説明してきた。しかし、ガス４５の拡散および溶解特性にも限界があり、押印時にモールド１１とウエハ２１との間にガス４５が残留してしまう可能性はある。そのため、隙間の空間をガス４５で置換した後に、隙間のガス４５を吸引することで負圧にして、気体そのものの量を少なくすると気泡を低減することができる。

図１０は、図３で説明した構成に加えて、第１ガス供給口４１ａと第２ガス供給口４１ｂとの間に第２ガス吸引口４７を有する第２ガス吸引部をさらに設けた例を示している。第２ガス吸引口４７は、モールド１１とウエハ２１との空間の気体（ガスおよび空気）を吸引する。対象ショット領域２８が転写パターン１２の下に移動してウエハステージ２３が停止した後、ガス４５を供給しながら第２ガス吸引口４７から気体を吸引することによってモールド１１とウエハ２１との空間が負圧にされる（図１０のＳ７５および１０Ｄに対応）。これにより、モールド１１とウエハ２１間の隙間に拡散及び溶解特性の悪い空気の極力排除し、モールド１１の外部からの空気の進入を抑制し、さらに気体の量そのものを少なくすることで、押印時の気泡の発生を抑制しうる。また、第１ガス供給口４１ａと第２ガス供給口４１ｂからのガス供給量を、第２ガス吸引口４７からの吸引量以上に設定することで、モールド１１の外部からの空気の進入を抑制することができる。ガス供給量をガス吸引量以上に設定することで、モールド１１の外部へガスが漏れ出し、干渉計５０による位置計測精度に与える影響が大きくなる場合は、モールド１１周辺に不図示のガス回収口を更に設けることができる。

本実施例６では、離型時もガス供給及び気体の吸引を行っている。しかし、ガス供給及び気体の吸引は、本質的には押印、硬化まで行えば十分であるため、離型時にはガス供給や気体の吸引を停止しても構わない。また、本実施例６では、第２ガス吸引口４７から気体を吸引するときに、第１ガス供給口４１ａと第２ガス供給口４１ｂとの双方からガスを供給している。しかし、第２ガス吸引口からの気体の吸引時に、第１ガス供給口４１ａと第２ガス供給口４１ｂとのうちの少なくとも一つのガス供給口からガスを供給するようにしてもよい。さらに、本実施例６では、ガスの供給と気体の吸引を並行して行うことで隙間に空気が入りにくくして、気泡の発生を低減しているが、ガスの供給を停止して気体の吸引だけを行ってもよい。例えば、ガスの漏れが押印時における干渉計５０による位置計測精度に与える影響が大きく、ガス漏れを抑制することを優先したい場合には、隙間の空気をガス４５に置換した後、ガスの供給を停止し、隙間の圧力を低くする方が好ましい場合もある。また、本実施例６では、実施例１（図３）の構成にさらに第２吸引口４７を付設した構成を示しているが、実施例２〜５の構成に対しても、隙間をガス置換した後負圧にするという構成を付加すること可能である。

［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（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを転写（形成）する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを転写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、パターンを転写された基板を加工する他の処理を含みうる。

Claims (9)

1. 基板に塗布された樹脂とパターン面を有する型とを接触させた状態で該樹脂に光を照射することによって該樹脂を硬化させるインプリント処理を前記基板のショット領域ごとに行うインプリント装置であって、
   型を保持するヘッドと、
   基板を保持する基板ステージと、
   樹脂を前記基板に供給する樹脂供給口と、
   前記基板ステージの第１方向における位置を計測する干渉計と、
   前記型と前記基板との間の空間に空気と置換するためのガスを供給する第１ガス供給口を前記基板ステージの上に有する第１ガス供給部と、
   前記空間に前記ガスを供給する第２ガス供給口を前記基板ステージの上に有する第２ガス供給部と、
   前記空間に前記ガスを供給する第３ガス供給口を前記基板ステージの前記干渉計側の縁部に有する第３ガス供給部と、
   制御部と、
   を備え、
   前記樹脂供給口、前記第１ガス供給口、前記第２ガス供給口、前記ヘッド及び前記干渉計は、前記第１方向に沿って、前記樹脂供給口、前記第２ガス供給口、前記ヘッド、前記第１ガス供給口及び前記干渉計の順となるように配置され、
   前記制御部は、前記第１ガス供給口が前記第３ガス供給口よりも前記干渉計側に位置する場合には、前記第２ガス供給口及び前記第３ガス供給口の少なくともいずれかから前記空間に前記ガスを供給し、前記第３ガス供給口が前記第１ガス供給口よりも前記干渉計側に位置する場合には、前記第１ガス供給口及び前記第２ガス供給口の少なくともいずれかから前記空間に前記ガスを供給するように、前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部及び前記第３ガス供給部を制御する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 基板に塗布された樹脂とパターン面を有する型とを接触させた状態で該樹脂を光を照射することによって該樹脂を硬化させるインプリント処理を前記基板のショット領域ごとに行うインプリント装置であって、
   型を保持するヘッドと、
   基板を保持する基板ステージと、
   樹脂を前記基板に供給する樹脂供給口と、
   前記基板ステージの第１方向における位置を計測する干渉計と、
   前記型と前記基板との間の空間に空気と置換するためのガスを供給する第１ガス供給口を前記基板ステージの上に有する第１ガス供給部と、
   前記空間に前記ガスを供給する第２ガス供給口を前記基板ステージの上に有する第２ガス供給部と、
   ガスを吸引する第１ガス吸引口を前記基板ステージの前記干渉計側の縁部に有する第１ガス吸引部と
   制御部と、
   を備え、
   前記樹脂供給口、前記第１ガス供給口、前記第２ガス供給口、前記ヘッド及び前記干渉計は、前記第１方向に沿って、前記樹脂供給口、前記第２ガス供給口、前記ヘッド、前記第１ガス供給口及び前記干渉計の順となるように配置され、
   前記制御部は、前記第１ガス供給口が前記第１ガス吸引口よりも前記干渉計側に位置する場合には、前記空間から前記第１ガス吸引口を通して前記ガスを排気しながら前記第２ガス供給口から前記空間に前記ガスを供給し、前記第１ガス吸引口が前記第１ガス供給口よりも前記干渉計側に位置する場合には、前記第１ガス供給口及び前記第２ガス供給口の少なくともいずれかから前記空間に前記ガスを供給するように、前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部及び前記第１ガス吸引部を制御する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
3. 基板に塗布された樹脂とパターン面を有する型とを接触させた状態で該樹脂に光を照射することによって該樹脂を硬化させるインプリント処理を前記基板のショット領域ごとに行うインプリント装置であって、
   型を保持するヘッドと、
   基板を保持する基板ステージと、
   樹脂を前記基板に供給する樹脂供給口と、
   前記基板ステージの第１方向における位置を計測する干渉計と、
   前記型と前記基板との間の空間に空気と置換するためのガスを供給する第１ガス供給口を前記基板ステージの上に有する第１ガス供給部と、
   前記空間に前記ガスを供給する第２ガス供給口を前記基板ステージの上に有する第２ガス供給部と、
   前記空間に前記ガスを供給する第３ガス供給口を前記基板ステージの前記干渉計側の縁部に有する第３ガス供給部と、
   ガスを吸引する第１ガス吸引口を前記基板ステージの前記干渉計側の縁部に有する第１ガス吸引部と
   制御部と、
   を備え、
   前記樹脂供給口、前記第１ガス供給口、前記第２ガス供給口、前記ヘッド及び前記干渉計は、前記第１方向に沿って、前記樹脂供給口、前記第２ガス供給口、前記ヘッド、前記第１ガス供給口及び前記干渉計の順となるように配置され、
   前記制御部は、前記第１ガス供給口が前記第３ガス供給口及び前記第１ガス吸引口よりも前記干渉計側に位置する場合には、前記空間から前記第１ガス吸引口を通して前記ガスを排気しながら前記第２ガス供給口から前記空間に前記ガスを供給するか、又は、前記第２ガス供給口及び前記第３ガス供給口の少なくともいずれかから前記空間に前記ガスを供給し、前記第１ガス吸引口及び前記第３ガス供給口が前記第１ガス供給口よりも前記干渉計側に位置する場合には、前記第１ガス供給口及び前記第２ガス供給口の少なくともいずれかから前記空間に前記ガスを供給するように、前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部、前記第３ガス供給部及び前記第１ガス吸引部を制御する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
4. 基板に塗布された樹脂とパターン面を有する型とを接触させた状態で該樹脂に光を照射することによって該樹脂を硬化させるインプリント処理を前記基板のショット領域ごとに行うインプリント装置であって、
   型を保持するヘッドと、
   基板を保持する基板ステージと、
   樹脂を前記基板に供給する樹脂供給口と、
   前記基板ステージの第１方向における位置を計測する干渉計と、
   前記型と前記基板との間の空間に空気と置換するためのガスを供給する第１ガス供給口を前記基板ステージの上に有する第１ガス供給部と、
   前記空間に前記ガスを供給する第２ガス供給口を前記基板ステージの上に有する第２ガス供給部と、
   前記空間に前記ガスを供給する開口を前記基板ステージの前記干渉計側の縁部に有する第３ガス供給部と、
   前記開口を介してガスを吸引する第１ガス吸引部と
   制御部と、
   を備え、
   前記樹脂供給口、前記第１ガス供給口、前記第２ガス供給口、前記ヘッド及び前記干渉計は、前記第１方向に沿って、前記樹脂供給口、前記第２ガス供給口、前記ヘッド、前記第１ガス供給口及び前記干渉計の順となるように配置され、
   前記制御部は、前記第１ガス供給口が前記開口よりも前記干渉計側に位置する場合には、前記空間から前記開口を通して前記ガスを排気しながら前記第２ガス供給口から前記空間に前記ガスを供給するか、又は、前記第２ガス供給口及び前記第３ガス供給口の少なくともいずれかから前記空間に前記ガスを供給し、前記開口が前記第１ガス供給口よりも前記干渉計側に位置する場合には、前記第１ガス供給口及び前記第２ガス供給口の少なくともいずれかから前記空間に前記ガスを供給するように、前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部、前記第３ガス供給部及び前記第１ガス吸引部を制御する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
5. 前記制御部は、前記第１ガス供給口が前記開口よりも前記干渉計側に位置する場合に、前記干渉計と前記基板ステージとの間の干渉光の光路に流入すると予測される前記ガスの量が閾値よりも大きいならば、前記第１ガス吸引部により前記空間から前記ガスを排気しながら前記第２ガス供給口から前記空間に前記ガスを供給し、前記ガスの量が前記閾値より小さいならば前記第２ガス供給部及び前記第３ガス供給部の少なくともいずれかによって前記空間に前記ガスを供給するように、前記第２ガス供給部、前記第３ガス供給部及び前記第１ガス吸引部を制御する、ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
6. 前記型と前記基板との間の空間の気体を吸引する第２ガス吸引口を前記第１ガス供給口と前記第２ガス供給口との間に有する第２ガス吸引部をさらに備え、
   前記第２ガス吸引口から気体が吸引されることによって前記型と前記基板との間の空間が負圧にされる、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記制御部は、前記基板ステージが停止した後、前記第２ガス吸引口が気体の吸引を開始するように前記第２ガス吸引部を制御する、ことを特徴とする請求項６記載のインプリント装置。
8. 前記制御部は、前記第２ガス吸引口から気体を吸引するときに、前記第１ガス供給口と前記第２ガス供給口とのうちの少なくとも一つのガス供給口からガスを供給するように、前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部及び前記第２ガス吸引部を制御する、
   ことを特徴とする請求項７記載のインプリント装置。
9. 請求項１乃至請求項８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−ンを基板に形成する工程と、
   前記工程で前記パタ−ンを形成された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