JP2012099790A - インプリント装置、及び、物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】型の撓み量を制限する、または、型の特定の撓み状態を得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５上の未硬化樹脂５６を型３により成形して硬化させ、基板５上に硬化した樹脂５６のパターンを形成するインプリント装置であって、型３を引きつけて保持する保持部２４と、保持部２４に保持された型３の背圧を離型と並行して減少させる減圧手段５２と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、インプリント装置、及び、それを用いた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、モールド（型）と基板上の未硬化樹脂とを互いに押し付けて、モールドに形成された微細な凹凸パターンに対応する樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が存在する。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の一つとして、光硬化法がある。この光硬化法は、まず、基板上のショット領域（インプリント領域）に紫外線硬化樹脂（インプリント樹脂、光硬化樹脂）を塗布する。次に、この樹脂（未硬化樹脂）とモールドとを互いに押し付ける。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで離型することにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。

上記技術を採用した従来のインプリント装置では、モールドを基板上の樹脂に押し付ける際、樹脂のパターン形成部に気泡が混入する場合がある。この気泡が混入した状態で樹脂が硬化すると、形成されるパターンに欠陥が生じる。このパターンの欠陥を回避するために、特許文献１は、一旦モールドを基板に向かって凸形に撓ませ、基板上の樹脂に押し付けた後、モールドを平面に戻してパターン全面を樹脂に押し付けることにより、モールドと基板との間のガスを放出する方法を開示している。この方法によれば、モールドと樹脂との間に存在する気体を外部に押し出すことができるので、樹脂内に混入する気泡を減少させることができる。更に、モールドと基板との間の空間を減圧して、気泡の残留を低減させる技術が特許文献２に開示されている。

更に、従来のインプリント装置では、モールドの離型の際、モールドを押印箇所の硬化樹脂から全面同時に引き剥がすと、モールドと硬化樹脂との界面（接触部）に大きな引き剥がし応力が瞬間的に負荷される。この応力は、形成されるパターンの歪みを引き起こす場合があり、結果的にパターンの欠陥となり得る。これに対して、特許文献１では、モールドの離型時には、上記と同様に、一旦モールドを変形させて、モールドを硬化樹脂のパターン形成部の周囲から徐々に引き剥がすことで、急激な応力の発生を回避する。

米国特許出願公開第２００７／０１１４６８６号明細書 特表２００９−５３２２４５号公報

しかしながら、特許文献１に示す装置のように、モールドを変形させて樹脂のパターンの周囲から離型を行うと、樹脂のパターンは、撓んだモールドの凹凸パターンに押されて傾き、その根元部分に応力が発生する。この応力が樹脂の塑性応力よりも大きくなると、樹脂のパターンは、傾いたまま元の形状に戻らなくなる。更に、特許文献１に示すモールドは、容易に撓むように、凹凸パターンを含む部分を薄くしている。この場合、離型時にモールドの変形が大きくなるため、上記のように樹脂のパターンが傾くという欠陥が発生し易くなる。

また、特許文献２に示す装置では、モールドと基板との隙間を減圧するために、モールドと基板との隙間に気体を回収する回収口を設けている。この場合、モールドと基板との隙間が減圧されることで、モールドと基板とを近付けるような力が働く。この力は、モールドと基板とが接触してモールドと基板との隙間に存在する気体を押し出す前に、回収口と基板とを接触させうる。このような状態になると、モールドと基板との隙間に気体が閉じ込められ、その気体によってモールドの凹部がインプリント材で完全に充填されないことによる欠陥が発生しうる。更に、モールドの変形によって、基板上に形成されたパターンが傾く欠陥が発生し易くなる。

本発明は、型の撓み量を制限する、または、型の特定の撓み状態を得るのに有利なインプリント装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させ、基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、型を引きつけて保持する保持部と、保持部に保持された型の背圧を離型と並行して減少させる減圧手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、型の撓み量を制限する、または、型の特定の撓み状態を得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。

本発明の第１実施形態に係るインプリント装置の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係るモールド保持装置の構成を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係るモールド保持装置の構成を示す概略図である。 本発明の第３実施形態に係るモールド保持装置の構成を示す概略図である。 本発明の第４実施形態に係るモールド保持装置の構成を示す概略図である。 第４実施形態における樹脂の状態を説明する平面図である。 比較のためのインプリント装置における動作時の様子を示す概略図である。

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。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係るインプリント装置について説明する。図１は、インプリント装置の構成を示す概略図である。本実施形態におけるインプリント装置は、半導体デバイス製造工程に使用される、被処理基板であるウエハ上（基板上）に対してモールドのパターンを転写する加工装置であり、インプリント技術の中でも光硬化法を採用した装置である。なお、以下の各図において、モールドに対する紫外線の照射軸に平行にＺ軸を取り、該Ｚ軸に垂直な平面内で後述のモールドベースに対してウエハが移動する方向にＸ軸を取り、更に該Ｘ軸に直交する方向にＹ軸を取って説明する。本発明のインプリント装置１は、まず、照明系ユニット２と、モールド保持装置４と、ウエハステージ６と、塗布装置７、制御装置８とを備える。

照明系ユニット２は、インプリント処理の際に、モールド３に対して紫外線を照射する照明手段である。照明系ユニット２は、光源２０と、該光源２０から射出された紫外線をインプリントに適切な光に調整するための照明光学系２１とから構成される。光源２０としては、例えば、紫外光を発生するハロゲンランプが採用可能である。また、照明光学系２１は、レンズ等の光学素子、アパーチャ（開口）、及び、照射及び遮光を切り替えるシャッター等を含む。

モールド３は、外周部が矩形であり、所定のパターン（例えば、回路パターン等の凹凸パターン）が３次元状に形成されたメサ部２２を有する型である。特に、本実施形態におけるモールド３では、メサ部２２が設置される領域の厚みが、他の周辺の部分よりも薄く設定されている。なお、モールド３の形状の詳細は、後述する。凹凸パターンの表面は、ウエハ５の表面との密着性を保つために、高平面度に加工されている。モールド３の材質は、石英ガラス等、紫外線を透過させることが可能な材料である。

モールド保持装置４は、モールド３を保持するための保持手段である。モールド保持装置４は、形状補正機構（倍率補正機構）２３と、吸着力や静電力によりモールド３を引きつけて保持するモールドベース（保持部、型保持部）２４と、モールドベース２４を駆動する不図示のベース駆動機構とを備える。形状補正機構２３は、モールド３に圧縮力を加えることにより、モールド３に形成されたパターンを所望の形状に補正する装置であり、モールド３の外周部側面の領域に対してそれぞれ対向するように設置された複数の駆動機構からなる。なお、形状補正機構２３の構成は、これに限定されず、例えば、モールド３に対して引張力を加える構成としてもよいし、又は、モールドベース２４自体を駆動させることでモールド３とモールドベース２４との接触面にせん断力を与える構成としてもよい。ベース駆動機構は、ウエハ５上に塗布された紫外線硬化樹脂にモールド３を押し付けるためにモールドベース２４をＺ軸方向に駆動する駆動系である。この駆動機構に採用するアクチュエータは、特に限定するものではなく、リニアモーターやエアシリンダー等が採用可能である。なお、本実施形態のインプリント装置１では、固定されたウエハ５上の紫外線硬化樹脂に対してモールド３を押し付ける構成としているが、これとは反対に、固定されたモールド３に対してウエハ５上の紫外線硬化樹脂を押し付ける構成もあり得る。

更に、本実施形態のモールド保持装置４は、上記の構成に加え、モールド３の形状を変形させるモールド変形機構（変形機構）５０を備える。図２（ａ）は、モールド変形機構５０の構成を示す概略図である。なお、図２（ａ）以下の各図において、図１に示すインプリント装置１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態では、特に、モールド３の形状は、外周に壁部３ａを有する箱形であり、また、モールド３の押印面の中央部３ｂには、上述したように凹凸パターンが形成されている。この場合、モールド保持装置４のモールドベース２４は、中心部（内側）を照明系ユニット２の光源２０から射出された紫外線が通過するように空間とし、モールド３の外周部である壁部３ａの垂直面３ｃを吸着することによりモールド３を保持するものとする。

本実施形態のモールド変形機構５０は、まず、モールドベース２４の内側に存在する空間と、モールド３の壁部３ａにて囲まれた内部空間とで形成される空間領域Ａを密閉空間とする密閉部材５１を備える。また、モールド変形機構５０は、モールド保持装置４の外部に設置され、空間領域Ａ内の圧力、即ち、モールド３の中央部の内面３ｄ（押印面の反対側）の背圧を調整する圧力調整装置（加圧手段、減圧手段、または背圧制御手段）５２を備える。更に、モールド変形機構５０は、内面３ｄに設置される、モールド３に生じる歪みを計測する歪み計測手段（計測手段）５３を備える。密閉部材５１は、石英ガラス等の光透過性の平板部材で形成され、一部に、圧力調整装置５２に接続される配管５４の接続口５１ａを備える。また、歪み計測手段５３は、圧力調整装置５２に接続される歪みゲージ等で構成され、モールド３の変形を計測する変形計測手段であり、不図示のブリッジ回路等の検出回路を経由して、計測情報を電気信号として圧力調整装置５２に送信する。

ウエハ５は、例えば、単結晶シリコンからなる被処理基板であり、被処理面には、成形部となる紫外線硬化樹脂（インプリント材：以下「樹脂」と表記する）が塗布される。また、ウエハステージ（基板保持部）６は、ウエハ５を真空吸着により保持し、かつ、ＸＹ平面内を自由に移動可能な基板保持手段である。このウエハステージ６は、ウエハ５を直接保持する補助部材（チャック）２５と、該補助部材２５を駆動するためのアクチュエータとを備える。また、ウエハステージ６は、パターンの重ね合せのための精密な位置決めだけではなく、ウエハ５の表面の姿勢を調整する不図示の機構をも有する。

塗布装置（ディスペンサー）７は、ウエハ５上に未硬化の樹脂を塗布する塗布手段である。塗布装置７は、未硬化樹脂を収容する収容部２６と、該収容部２６に連通し、収容部２６から供給された未硬化樹脂をウエハ５上に塗布する供給口２７とを備える。樹脂は、紫外線を受光することにより硬化する性質を有する光硬化樹脂であって、製造する半導体デバイスの種類により適宜選択される。

制御装置８は、インプリント装置１の各構成要素の動作、及び調整等を制御する制御手段である。この制御装置８は、不図示であるが、インプリント装置１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、又はシーケンサ等で構成され、プログラム又はシーケンスにより各構成要素の制御を実行する。なお、制御装置８は、インプリント装置１と一体で構成しても良いし、若しくは、インプリント装置１とは別の場所に設置し、遠隔で制御する構成としても良い。

また、インプリント装置１は、押印動作時にモールド３とウエハ５との隙間に気体を供給するガス供給装置（気体供給部）３５ａ〜３５ｃを備える。一般に、押印動作時に、モールド３に形成された凹凸パターン２２とウエハ５上の樹脂との間に気泡が残留すると、樹脂に形成されるパターンが歪み、欠陥が発生する可能性がある。そこで、気体供給装置（ガス供給装置３５ａ〜３５ｃ）は、樹脂に対して溶解性が高いヘリウムや二酸化炭素等のパージガスを、供給量（流量）を制御しつつ供給することで、気泡の発生を抑える。このガス供給装置３５ａ〜３５ｃは、モールド３の周囲に配置した第１〜第３のガス供給口２８ａ〜２８ｃを備え、少なくとも押印動作の直前からパージガスを噴出させることで、モールド３の周囲のパージガス濃度を極力高める。

更に、インプリント装置１は、ウエハステージ６の位置を計測するための干渉計測長装置と、ウエハ５上に形成されたアライメントマークの位置を計測するためのアライメントスコープ２９とを備える。干渉計測長装置は、ウエハステージ６の端部に設置されたミラー３０と干渉計３１とを備える。制御装置８は、干渉計測長装置による計測結果に基づいて、ウエハステージ６を目標位置に駆動させる。また、制御装置８は、アライメントスコープ２９が計測したウエハ５上のアライメントマークの位置に基づいて、ウエハステージ６の位置決めを行う。また、インプリント装置１は、定盤３２、フレーム３３、及び除振装置３４を含む。定盤３２は、インプリント装置１全体を支持すると共に、ウエハステージ６の移動の基準平面を形成する。フレーム３３は、ウエハ５よりも上方に位置する各種構成要素を支持する。また、除振装置３４は、床面からの振動の伝達を低減する機能を有し、フレーム３３を支持する。

次に、インプリント装置１によるインプリント処理について説明する。まず、制御装置８は、不図示のウエハ搬送系により、ウエハ５をウエハステージ６に載置させ、その後、ウエハステージ６に構成された不図示の真空吸着手段により、ウエハ５を補助部材２５上に保持させる。次に、制御装置８は、ウエハステージ６を適宜駆動させ、同時に、アライメントスコープ２９によりウエハ５上のアライメントマークを順に計測させることで、ウエハ５の位置情報を取得する。制御装置８は、取得した位置情報から、各転写座標を演算し、所定のショット（被転写領域）毎に行う逐次転写（押印動作または過程）や、樹脂の塗布動作の基準とする。なお、押印は、押型または成形ともいうものとする。次に、制御装置８は、ウエハステージ６を移動させて、ウエハ５上の目標となるショットが樹脂の供給口２７の直下に位置するように位置決めする。その後、塗布装置７は、供給口２７から適量の樹脂（未硬化樹脂）を、目標となるショットに塗布する。次に、制御装置８は、モールド３の押印面とウエハ５上の塗布面との位置合わせ、及び形状補正機構２３によるモールド３の形状補正を実施した後、ベース駆動機構を駆動させ、ウエハ５上の樹脂にモールド３を押印する。押印動作の完了は、モールド保持装置４の内部に設置された荷重センサーの計測値に基づいて制御装置８が判断する。この押印動作時には、樹脂は、モールド３に形成された凹凸パターンに沿って流動する。この状態で、照明系ユニット２は、モールド３の上面から紫外線を照射し、モールド３を透過した紫外線により樹脂が硬化する。そして、樹脂が硬化した後、制御装置８は、ベース駆動機構を再駆動させ、モールド３をウエハ５から引き離す（離型動作または過程）。これにより、ウエハ５上のショットの表面には、モールド３のパターンに倣った３次元形状の樹脂の層が形成される。

次に、本実施形態の特徴であるモールド保持装置４の作用について説明する。まず、比較のために従来のインプリント装置における離型動作について説明する。図５は、従来のインプリント装置における離型動作を示す概略図である。特に、図７（ａ）は、離型動作時に、ウエハ１００上に形成された樹脂層１０１からモールド１０２（凹凸パターン１０３）を剥離する途中の動作を示す。通常、モールド１０２をウエハ１００から引き離す際は、モールド１０２は、ウエハ１００から離れる方向、即ち、Ｚ軸上方向の力を受ける。同時に、凹凸パターン１０３と樹脂層１０１とが固着している領域では、モールド１０２は、ウエハ１００へ向かう方向、即ち、Ｚ軸下方向の引き剥がし応力を受ける。したがって、従来のインプリント装置では、図７（ａ）に示すように、モールド１０２をウエハ１００に向かう方向に凸となる鉢状に変形させることで、凹凸パターン１０３を樹脂層１０１の周囲から徐々に剥離させ、引き剥がし応力の急激な発生を回避する。

また、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるパターン形成部の近傍を示す拡大図である。図７（ｂ）に示すように、凹凸パターン１０３を樹脂層１０１の周囲から徐々に剥離させる際、凹凸パターン１０３の剥離部分は、モールド１０２の変形に伴って、Ｚ方向（離型方向）に対して斜め方向に傾く。この剥離部分の傾きにより、その剥離部分と隣り合う樹脂層１０１のパターン形成部１０１ａは、同様に押されて傾き、その根元部分に応力が発生する。この応力が樹脂の塑性応力よりも大きくなると、パターン形成部１０１ａは、傾いたまま元に戻らなくなる。

これに対して、本実施形態のモールド保持装置４では、上記モールド変形機構５０を採用することにより、樹脂５６内に混入する気泡を減少させ、かつ、樹脂５６のパターン形成部の倒れも減少させる。図２（ｂ）は、押印動作時におけるモールド変形機構５０の状態を示す概略図である。まず、押印動作時に、モールド変形機構５０は、圧力調整装置５２により、空間領域Ａ内に気体を供給して加圧、即ち、背圧を陽圧とする。これにより、図２（ｂ）に示すように、モールド３の中央部表面は、壁部３ａの厚みに対して薄いのでウエハ５に向かって凸形に変形する。次に、モールド保持装置４が、モールド３とウエハ５上に塗布された樹脂（未硬化樹脂）５６とを相対的に接触させるに伴い、モールド変形機構５０は、圧力調整装置５２により空間領域Ａ内の圧力を下げ、モールド３の中央部を平面形状に徐々に戻す。ここで、モールド３は、ウエハ５（樹脂５６）に接触することで歪が生じる。この歪を歪み計測手段５３により計測し、計測情報を圧力調整装置５２に送信する。圧力調整装置５２は、この計測情報に基づき、押印動作中、モールド３の中央部が、ウエハ５に向かって凸形状となるように、空間領域Ａの圧力を調整する。押印終了直前、もしくは押印終了時には、モールド３とウエハ５とが平行に接触するように、空間領域Ａ内の圧力を調整することで、モールド３の中央部を凸形状から平面形状へと徐々に戻す。これにより、インプリント装置１は、モールド３と樹脂５６との間に存在する気体を外部に押し出すので、樹脂５６中に混入する気泡を低減させつつ、押印動作を実施することができる。その後、インプリント装置１は、上記の通り、紫外線の照射による樹脂５６の硬化動作を実施する。

一方、図２（ｃ）は、離型動作時におけるモールド変形機構５０の状態を示す概略図である。通常、離型動作時には、モールド３は、ウエハ５に向かう方向に引張り力を受けることで、ウエハ５に向かって凸形に変形しようとする。即ち、この引張り力に起因して、モールド３の中央部内面３ｄには、モールド３の変形（撓み）と相関のある物理量である歪みが発生する。そこで、歪み計測手段５３は、このときの歪み量を計測し、計測情報（出力）として圧力調整装置５２に送信する。次に、この計測情報を受けて、圧力調整装置５２は、離型と並行して、空間領域Ａ内の気体を排気して背圧を減少させる。即ち、この離型動作では、圧力調整装置５２は、歪み計測手段５３で計測される歪み量が小さくなるように、空間領域Ａの圧力を調整すれば良い。これにより、モールド３の中央部内面３ｄには、ウエハ５から離れる方向、即ち、引張り力とは反対の方向に圧力が作用するので、結果的に、引張り力によるモールド３の変形を減少させることができる。そして、モールド保持装置４は、この状態を維持したままモールド３と樹脂（硬化樹脂）５６とを相対的に退避させる。したがって、離型動作時には、モールド３の変形が抑えられ、この変形に起因する樹脂５６のパターン形成部の倒れが減少する。

なお、本実施形態では、押印動作時にモールド３と樹脂５６との間の気泡量を低減させる方法として、圧力調整装置５２により空間領域Ａ内に気体を供給して背圧を陽圧とし、モールド３の中央部をウエハ５に向かって凸形状とする例を説明した。ここで、押印動作時にモールド３と樹脂５６との間に閉じ込められる気泡の量を低減させるために有効な変形例を図２（ｄ）に示す。モールド３とウエハ５との隙間の気体を回収する回収口（回収部）５７を例えばモールド保持装置４に設ける。この回収口５７により、モールド３とウエハ５との隙間の圧力を大気圧より低くする。こうすることで、モールド３とウエハ５との隙間に存在する気体そのものの量を減少させ、大気圧の状態と比較して、気泡閉じ込め量をより低減することができる。回収口５７は、モールドベース２４および補助部材（チャック）２５の少なくとも一方に設ければよい。

しかしながら、単に回収口５７を設けるだけでは不十分である。モールド３とウエハ５との隙間の気圧が大気圧より低くなることで、モールド３とウエハ５とを近付けさせるような力が働く。この力は、図７（ｃ）に示すように、モールド３とウエハ５との隙間に存在する気体が押し出される前に、回収口５７とウエハ５とを接触させうる。このような状態になると、モールド３とウエハ５との隙間に気体が閉じ込められるため、気泡の閉じ込め量を十分に減少させることができない。そこで、上述したように、押印動作中、回収口５７による上記の力が発生している場合においても、モールド３の中央部がウエハ５に向かって凸形状となるように、歪み計測手段５３からの計測情報に基づいて圧力調整装置５２で空間領域Ａの背圧を陽圧に調整する。こうすることで、モールド３とウエハ５との隙間に存在する気体を押し出す前に回収口５７とウエハ５とが接触することを回避または低減することができる。このようにして、モールド３と樹脂５６との隙間を減圧しての押印動作がより適切に機能し、該隙間における気泡の閉じ込め量を大気圧環境下での押印動作の場合より低減させることができる。

また、モールド３の中央部がウエハ５に向かって凸形状となるように、歪み計測手段５３からの計測情報に基づいて、不図示のベース駆動機構によるモールド３のＺ方向の移動量または移動速度を制御しても構わない。また、モールド３の中央部がウエハ５に向かって凸形状となるように、歪み計測手段５３からの計測情報に基づいて、回収口５７からの気体の回収量を調整することで、モールド３とウエハ５との間に働く上記の力を制御しても構わない。

更に、図２（ｅ）に示すように、モールド３とウエハ５との隙間にガスを供給するにガス供給装置３５ｄ（供給口）を設けても構わない。モールド３の中央部がウエハ５に向かって凸形状となるように、歪み計測手段５３からの計測情報に基づいて、ガス供給装置３５ｄからガスを供給することで、モールド３とウエハ５との間に働く上記の力の制御を行う。このとき、供給するガスは、上述した樹脂５６に対して溶解性の高いガスとする。ガス供給装置３５ｄの位置は、モールドベース２４内であって、かつ、回収口５７より内側（保持されたモールド３の中央寄り）であることが好ましい。

以上のように、本実施形態のインプリント装置１によれば、押印動作時の樹脂内への気泡の混入（気泡の閉じ込め量）を減少させ、かつ、離型動作時の樹脂のパターン形成部の倒れ（樹脂パターンの倒れ）を減少させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るインプリント装置について説明する。図３は、本実施形態の特徴部であるモールド保持装置６０の構成を示す概略図である。なお、図３において、図２に示すモールド保持装置４と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。このモールド保持装置６０の特徴は、第１実施形態のモールド変形機構５０が有する歪み計測手段５３に換えて、位置計測手段（計測手段）６１を有するモールド変形機構６２を備える点にある。また、モールド変形機構６２は、モールド保持装置６０の外部に設置され、密閉空間となる空間領域Ａ内の圧力を調整する圧力調整装置６３を備える。位置計測手段６１は、例えば、レーザー干渉計等で構成される変形計測手段であり、密閉部材５１の空間領域Ａに接する面に設置される。この場合、位置計測手段６１は、複数箇所に設けてもよく、モールド３の中央部内面３ｄで反射したレーザー光を受光することにより１箇所以上の計測情報を取得し、この計測情報を電気信号として圧力調整装置６３に送信する。本実施形態では、第１実施形態に位置計測手段６１を適用した例を説明し、第１実施形態と同様に押印動作時の気泡閉じ込め量を低減させ、かつ、離型時のパターン倒れを減少させたインプリント装置を提供する。

モールド変形機構６２は、押印動作および離型動作を含むインプリント動作時には、モールド３の中央部内面３ｄに歪みが発生するので、位置計測手段６１は、このときの位置の変化量を計測し、計測情報として圧力調整装置６３に送信する。次に、この計測情報を受けて、圧力調整装置６３は、空間領域Ａ内に気体を供給し、または、空間領域Ａ内の気体を排気して、背圧を増加または減少させる。即ち、押印動作では、位置計測手段６１で計測される位置の変化量に基づいて、モールド３がウエハ５に向かって凸形状を維持するように、空間領域Ａ内の圧力を調整すればよい。また、離型動作では、圧力調整装置６３は、位置計測手段６１で計測される位置の変化量が小さくなるように、空間領域Ａ内の圧力を調整すれば良い。なお、モールド変形機構６２によるその他の動作は、第１実施形態のモールド変形機構５０と同様である。このように、本実施形態のモールド保持装置６０を備えたインプリント装置によれば、第１実施形態のインプリント装置と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るインプリント装置について説明する。図４は、本実施形態の特徴部であるモールド保持装置７０の構成を示す概略図である。なお、図４において、図２に示すモールド保持装置４と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。このモールド保持装置７０の特徴は、第１実施形態のモールド変形機構５０が有する歪み計測手段５３に換えて、圧力計測手段（計測手段）７１を有するモールド変形機構７２を備える点にある。また、モールド変形機構７２は、モールド保持装置７０の外部に設置され、密閉空間となる空間領域Ａ内の圧力を調整する圧力調整装置７３を備える。圧力計測手段７１は、例えば、圧力センサーで構成される変形計測手段であり、密閉部材５１の空間領域Ａに接する面に設置される。この場合、圧力計測手段７１は、空間領域Ａ内の圧力を計測して計測情報を取得し、この計測情報を電気信号として圧力調整装置７３に送信する。本実施形態では、第１実施形態に圧力計測手段７１を適用した例を説明し、第１実施形態と同様に押印動作時の気泡閉じ込め量を低減させ、かつ、離型時のパターン倒れを減少させたインプリント装置を提供する。

モールド変形機構７２は、まず、押印動作時には、ウエハ５に向かって凸形状となったモールド３が、ウエハ５に接触するため、空間領域Ａ内の容積が変化し、空間領域Ａ内の圧力が変化する。圧力計測手段７１は、このときの圧力の変化量を計測し、計測情報を圧力調整装置７３に送信する。圧力調整装置７３は、計測情報に基づいて、モールド３がウエハ５に向かって凸形状を維持するように、空間領域Ａ内の圧力を調整する。また、離型動作時には、モールド３の中央部内面３ｄに歪みが発生するので、空間領域Ａ内の容積が変化し、これに伴って、内部の圧力が変化する。そこで、圧力計測手段７１は、このときの圧力の変化量を計測し、計測情報として圧力調整装置７３に送信する。次に、この計測情報を受けて、圧力調整装置７３は、空間領域Ａ内の気体を排気して背圧を減少させる。即ち、この離型動作では、圧力調整装置７３は、圧力計測手段７１で計測される圧力の変化量が小さくなるように、空間領域Ａ内の圧力を調整すれば良い。なお、モールド変形機構６２によるその他の動作は、第１実施形態のモールド変形機構５０と同様である。このように、本実施形態のモールド保持装置７０を備えたインプリント装置によれば、第１実施形態のインプリント装置と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係るインプリント装置について説明する。図５は、本実施形態の特徴部であるモールド保持装置８０の構成を示す概略図である。なお、図５において、図２に示すモールド保持装置４と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。このモールド保持装置８０の特徴は、第１実施形態のモールド変形機構５０の構成に加えて、樹脂範囲計測手段（計測手段）８１を有するモールド変形機構８２を備える点にある。また、モールド変形機構８２は、モールド保持装置８０の外部に設置され、密閉空間となる空間領域Ａ内の圧力を調整する圧力調整装置８３を備える。樹脂範囲計測手段８１は、例えば、撮像素子等で構成される変形計測手段であり、密閉部材５１の空間領域Ａに接する面に設置される。この場合、樹脂範囲計測手段８１は、ウエハ５上に塗布された樹脂５６の範囲、または、モールド３と樹脂５６とが接触している範囲を画像として検出して計測情報を取得し、この計測情報を電気信号として圧力調整装置８３に送信する。本実施形態では、第１実施形態に樹脂範囲計測手段８１を適用した例を説明し、第１実施形態と同様に押印動作時の気泡閉じ込め量を低減させ、かつ、離型時のパターン倒れを減少させたインプリント装置を提供する。

図６は、本実施形態における樹脂５６の状態を説明する平面図である。まず、図６（ａ）は、押印過程においてモールド３と樹脂５６との接触面積９０が徐々に大きくなる様子を示している。樹脂範囲計測手段８１は、例えば、押印過程におけるモールド３と樹脂５６との接触面積９０を計測する。計測情報は、歪み計測手段５３が取得した計測情報と併せて圧力調整装置８３に送信される。圧力調整装置８３は、これら計測情報に基づいて、モールド３がウエハ５に向かって凸形状を維持するように、空間領域Ａ内の圧力を調整する。こうすることで、図６（ａ）に示すように、モールド３と樹脂５６とをモールド３の中心から外に向かって順次接触させることができる。

一方、図６（ｂ）は、ウエハ５上の樹脂５６が塗布された面をモールド３側から見た平面図である。図６（ｂ）において、第１領域８４ａ及び第２領域８４ｂは、それぞれ、ウエハ５の表面内部の位置と、表面外周部にかかる位置とにパターンを形成する場合の樹脂５６の塗布範囲を示す。また、各領域８４ａ及び８４ｂにおいて、矩形部は、モールド３の凹凸パターンの形成領域を示し、陰影部は、樹脂５６の塗布範囲を示す。ここで、インプリント装置１が、第２領域８４ｂの位置に対してインプリント処理を実施する場合、第１領域８４ａと比較して、樹脂５６の塗布範囲（塗布面積）が小さいため、離型動作時にモールド３が受ける引張り力が小さく、即ち、歪みが小さい。そこで、樹脂範囲計測手段８１は、樹脂５６の塗布範囲を計測し、この計測情報を、歪み計測手段５３が取得した計測情報と併せて圧力調整装置８３に送信する。次に、この２つの計測情報を受けて、圧力調整装置８３は、空間領域Ａ内の気体を排気して背圧を減少させる。即ち、この離型動作では、圧力調整装置８３は、樹脂範囲計測手段８１で計測される塗布範囲が小さい場合には、減圧量を小さくするように、空間領域Ａ内の圧力を調整すれば良い。なお、モールド変形機構８２によるその他の動作は、第１実施形態のモールド変形機構５０と同様である。このように、本実施形態のモールド保持装置８０を備えたインプリント装置によれば、第１実施形態のインプリント装置による効果を、更に効率良く奏する。また、本実施形態では、樹脂範囲計測手段８１を第１実施形態のモールド変形機構５０に組み合わせる構成としたが、例えば、第２及び第３実施形態の各モールド変形機構と組み合わせることも可能である。

（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。

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及び変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、圧力調整装置は、それぞれのモールド変形機構が備える計測手段により取得された計測情報に基づいて、モールドの変形を制御する。ここで、もし各モールド保持装置の構成や、インプリント処理の各工程の条件等が一定であれば、離型動作時のモールドの変形は、モールドとウエハとの相対距離と相関関係がある。そこで、この相対距離を計測する相対距離計測手段をモールド変形機構に設置して、圧力調整装置は、計測された相対距離に対する圧力調整値を予め算出しておき、以後、相対距離の計測結果により、空間領域内の圧力を制御しても良い。なお、この相対距離計測手段を、上記実施形態のモールド変形機構に加えることにより、圧力調整装置の応答速度が離型動作時の剥離速度に追いつかない場合は、別途モールドとウエハとの相対移動速度を変更することで、モールドの変形を抑えることも可能である。

また、上記実施形態では、各計測装置と各圧力計測装置とを有線にて接続する構成としているが、例えば、別途、電池（電源）により駆動される無線手段をモールドに設置することで、無線にて計測結果を圧力計測装置に送信する構成もあり得る。更に、より厳密に空間領域内の圧力を制御するために、上記実施形態の計測手段を複数で組み合わせることも可能である。

１ インプリント装置
３ モールド
５ ウエハ
２４ モールドベース
５２ 圧力調整装置
５６ 樹脂

Claims (20)

1. 基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させ、前記基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記型を引きつけて保持する保持部と、
   前記保持部に保持された前記型の背圧を離型と並行して減少させる減圧手段と、
   を備えることを特徴とするインプリント装置。
2. 前記未硬化樹脂に向かって凸に前記型を変形させる変形機構を有し、
   前記変形機構により前記型を変形させた状態で前記未硬化樹脂に前記型を接触させる、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. 前記変形機構は、前記保持部に保持された前記型の背圧を陽圧にして前記型を変形させる、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. 前記型の撓みと相関のある物理量を計測する計測手段を有し、
   前記減圧手段は、前記計測手段の出力に基づいて前記型の背圧を減少させる、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記計測手段は、前記型の歪み、前記型の反り量、前記型の背圧、及び、前記基板と前記型との距離のいずれかを計測する、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. 前記減圧手段は、更に、離型される樹脂の前記基板上での面積に基づいて前記型の背圧を減少させる、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. 更に、前記面積を計測する手段を有する、ことを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
8. 前記計測手段の出力に基づいて、前記離型のために前記型に作用させる力を制御する、ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のインプリント装置。
9. 前記型として、前記未硬化樹脂を成形するためのパターンを含むメサ部を有し、かつ、該メサ部が他の部分より薄い型を用いる、ことを特徴とする請求項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。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて基板上に樹脂の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。
11. 基板上のインプリント材を型により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、
    前記型を引きつけて保持する保持部と、
    前記型の撓みと相関のある物理量を計測する計測手段と、
    前記計測手段の出力に基づいて、前記保持部に保持された前記型の背圧を調整する調整手段と、
    を備えることを特徴とするインプリント装置。
12. 前記調整手段は、押型と並行して、前記型が前記基板に向かって凸形状を維持するように、前記計測手段の出力に基づいて、前記型の背圧を調整する、ことを特徴とする請求項１１に記載のインプリント装置。
13. 前記調整手段は、離型と並行して、前記型が前記基板に向かって凸形状とならないように、前記計測手段の出力に基づいて、前記型の背圧を調整する、ことを特徴とする請求項１１に記載のインプリント装置。
14. 基板上のインプリント材を型により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、
    前記型を引きつけて保持する型保持部と、
    前記基板を引きつけて保持する基板保持部と、
    前記型の撓みと相関のある物理量を計測する計測手段と、
    を備え、
    押型を行うための前記型保持部と前記基板保持部との間の相対移動の量または速度を前記計測手段の出力に基づいて制御する、ことを特徴とするインプリント装置。
15. 基板上のインプリント材を型により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、
    前記型を引きつけて保持する型保持部と、
    前記基板を引きつけて保持する基板保持部と、
    前記型の撓みと相関のある物理量を計測する計測手段と、
    前記型保持部に保持された前記型と前記基板保持部に保持された前記基板との間の空間を減圧する減圧手段と、を備え、
    押型と並行して、前記減圧手段により減圧される前記空間の気圧を前記計測手段の出力に基づいて制御する、ことを特徴とするインプリント装置。
16. 前記減圧手段は、前記型が前記基板に向かって凸形状を維持するように、前記計測手段の出力に基づいて、前記空間から排気される気体の流量を調整する、ことを特徴とする請求項１５に記載のインプリント装置。
17. 前記減圧手段は、前記空間に気体を供給する供給部を含み、前記型が前記基板に向かって凸形状を維持するように、前記計測手段の出力に基づいて、前記供給部により前記空間に供給される気体の流量を調整する、ことを特徴とする請求項１５に記載のインプリント装置。
18. 前記計測手段は、前記型の歪み、前記型の反り量、前記型の背圧、前記基板と前記型との距離、および、前記樹脂に接触している前記型の領域の少なくとも１つを計測する、ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
19. 前記型として、前記インプリント材を成形するためのパターンを含むメサ部を有し、かつ、該メサ部が他の部分より薄い型を用いる、ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
20. 請求項１１乃至請求項１９のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて基板上に樹脂の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。

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