JP2016111327A - インプリント装置及び方法、並びに物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確なパターン形成の点で有利なインプリント装置及び方法を提供する。【解決手段】押型により生じる圧力上昇により液化する凝縮性ガスをインプリント材と型との間に供給するガス供給部２３と、インプリント材と型との間の凝縮性ガスが押型の前に液化しないようにインプリント材と型との間の押型前のガス圧力を制御する制御部３２とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、インプリント装置及び方法、並びに物品の製造方法に関する。

インプリント技術は、磁気記憶媒体や半導体デバイス等の物品を製造するためのリソグラフィ技術の一つとして実用化されつつある。

特許文献１には、インプリント装置において、硬化したインプリント材のパターンの残膜厚を均一化する方法が開示されている。この方法においては、インクジェット技術でインプリント材を基板上に塗布するのに、転写するパターンの密度に応じて液滴の配置が最適化される。当該残膜厚を基板の面内で均一化することによって、ドライエッチング等により、その下層にパターンを転写（形成）した場合に、当該パターンの線幅等の寸法を面内で均一化しうる。

しかしながら、特許文献１のようにインプリント材を離散的に基板上に配置するインプリント方法は、インプリント材への押型により、モールド（型）とインプリント材との間に気泡が閉じ込められやすい。気泡が残留したままインプリント材を硬化させると、形成されたパターンに（未充填）欠陥が生じてしまう。

一方、押型により生じる圧力上昇により液化（凝縮）する凝縮性の気体をモールドとインプリント材との間に導入（供給）して気泡の消滅を促進する方法が提案されている（特許文献２）。

ここで、インプリント材への押型のためにモールド又は基板を高速移動させると、その間にある気体の流れに起因して高速移動を妨げる反発力が生じうる（特許文献３）。

米国特許第２００９／０１１５１１０号明細書 特開２００４−１０３８１７号公報 特開２０１４−０２２５２７号公報

上記のような反発力により生じる圧力が凝縮性ガスの飽和蒸気圧を超えて凝縮性ガスが液化した場合、凝縮性ガスが減少する。すると、モールドとインプリント材との間には凝縮性ガス以外の気体が増加する。そのため、押型により閉じ込められた気体（気泡）が凝縮により減少し難くなる。

本発明は、正確なパターン形成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。

本発明の一側面によれば、基板上のインプリント材に型で押型を行っ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、前記押型により生じる圧力上昇により液化する凝縮性ガスを前記インプリント材と前記型との間に供給する供給部と、前記インプリント材と前記型との間の前記凝縮性ガスが前記押型の前に液化しないように前記インプリント材と前記型との間の前記押型の前のガスの圧力を制御する制御部とを含むことを特徴とするインプリント装置が提供される。

本発明によれば、例えば、正確なパターン形成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。

第１実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 第１実施形態におけるインプリント装置の動作手順を示すフローチャート。 基板上のインプリント材の充填のようすを説明する図。 第１実施形態におけるモールドと基板との間の圧力を制御する処理を説明する図。 第２実施形態におけるモールドと基板との間の圧力を制御する処理を説明する図。 第２実施形態におけるインプリント装置の動作手順を示すフローチャート。 第４実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 第５実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 凝縮性ガスの液化に関する、凝縮性ガス濃度とモールド−基板間の相対速度との関係の例を示す図。 第５実施形態におけるインプリント装置の動作手順を示すフローチャート。 インプリント装置の変形例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図である。このインプリント装置は、本実施形態では、紫外線の照射によってインプリント材を硬化させる光硬化法を採用するが、これに限定されるものではなく、例えば入熱によってインプリント材を硬化させる熱硬化法を採用することもできる。

図１は、第１実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図である。図１において、照明系４０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。モールド３は、基板６に対向する面に所定のパターンが形成された型である。モールド３は、石英等の紫外線を透過する材料で構成される。モールド保持部４は、真空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。モールドヘッド５は、モールド保持部４を支持し、押型及び離型のためにモールド保持部４を基板６方向に駆動する駆動部５ａを備える。なお、インプリント装置における押型及び離型の動作は、モールド３を移動させることで実現させてもよいが、基板ステージ７を移動させることで実現してもよいし、またはその双方を移動させてもよい。

基板ステージ７は、基板６を例えば真空吸着により保持する。ディスペンサ２は、基板上にインプリント材を、例えばインクジェット方式により塗布する。インプリント材は、例えば、紫外線を受光することで硬化する性質を有する光硬化性組成物であり、半導体デバイスの製造工程等により適宜選択されうる。インプリント材はタンク９に貯蔵される。

ガス供給部２３は、弁２７を介して導入される凝縮性ガス２１と、弁２６を介して導入されるパージ用の窒素ガス等の透過性ガス２２との少なくともいずれかを、弁２８を介してガス供給口２４へ供給する。また、ガス回収部２９は、ガス回収口２５からガスを回収する。圧力センサ３１（検出部）は、例えばモールド３に設けられ、モールド３と基板６との間の圧力を検出する。制御部３２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含み、上記各部を含む装置全体を統括的に制御する。

本実施形態において、インプリント装置は、例えば２３℃、０．１ＭＰａの環境に置かれている。凝縮性ガス２１としては、例えば、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２ ２３℃における飽和蒸気圧０．１３７ＭＰａ）が用いられる。１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンは、安定で人体に対する毒性も低く、温暖化係数も高くない。

インプリント装置が置かれている環境の圧力をＰｆとすると、凝縮性ガス２１は、例えば、飽和蒸気圧がＰｆよりも高くＰｆ＋０．３ＭＰａ以下とする。飽和蒸気圧がＰｆ＋０．３ＭＰａを超えるガスを用いた場合、ガスを凝縮させるのに必要な圧力が高く、モールド３や基板６に大きな歪みを生じさせ、パターンの位置精度の悪化や、モールドの破損などの悪影響を招くおそれがある。逆に、飽和蒸気圧が装置環境の圧力Ｐｆよりも低いガスでは、装置内で気体として存在しないため、凝縮による効果を発揮することができない。凝縮性ガス２１としては、具体例として以下のようなものが挙げられる。ｃ−（ＣＦ２）４、ＣＨ３（ＣＨ２）２ＣＨ３、ＣＦ３ＣＨＦＣＦ２ＣＦ３、ＣＨ（ＣＦ３）３、ＣＨ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、ＣＦ３ＣＨ２ＣＦ２ＣＦ３、ＣＦ３ＣＨＣＨ３ＣＦ３、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ３、ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、ＣＦ３（ＣＦ２）２ＣＦ３、ＣＦＣｌ３。安定性などを考慮すると、ｃ−（ＣＦ２）４、ＣＦ３ＣＨＦＣＦ２ＣＦ３、ＣＨＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３などのフロン類がよく用いられる。

以下、本実施形態におけるインプリント装置の動作を、図２のフローチャートを参照して説明する。例えば、このフローチャートに対応するプログラムが制御部３２内のメモリ又は別の記憶部に記憶され、制御部３２によって実行されうる。まず、ディスペンサ２を用いて、基板６に、インプリント材１を塗布する（Ｓ１）。このとき、基板６を上からみると、図３（ａ）に示されるように、インプリント材１の液滴同士は接触していない。次に、ガス供給部２３とガス回収部２９とを並行して作動させ、モールド３の下の空間に対して凝縮性ガス２１の供給及び回収を開始する（Ｓ２）。ガス供給部２３とガス回収部２９との作動により、インプリント材１が塗布された基板６の領域を凝縮性ガス２１の雰囲気におく。凝縮性ガス２１の雰囲気にすることで、凝縮性ガス２１がインプリント材１に溶解、拡散する。凝縮性ガス２１は、大気に存在する酸素、窒素または不活性ガスなどに比べ、インプリント材に対する溶解、拡散速度が速いため、図３（ａ）から図３（ｂ）、図３（ｃ）へとインプリント材の充填を短時間で進ませることができる。また、ガスが凝縮することでガスの体積が低減し、気泡が残存して未充填欠陥となることが防止される。

続いて、基板ステージ７によって基板６をモールド３の下に移動し（Ｓ３）、モールドヘッド５における駆動部５ａによってモールド３を基板６に向けて下降させる（Ｓ４）。モールドヘッド５を図４の矢印１０の方向に移動させ、モールド３を基板６に近づけると、矢印１１のように、気体が外部に押し出され、モールド３を基板６に近づけることを妨げる圧力が生じる。そこで、モールドがインプリント材に接触する前のモールド３と基板６との間の圧力を、圧力センサ３１を用いて測定する（Ｓ５）。そして、圧力センサ３１の出力に基づき、次式で表される条件を満たすかを判定する（Ｓ６）。

α・（Ｐｇ−Ｐｆ）≧Ｐａ−Ｐｆ ・・・・（２）
ただし、Ｐｇは凝縮性ガスの飽和蒸気圧、Ｐｆはインプリント装置が置かれている環境の圧力である。Ｐａは圧力センサ３１で検出された圧力、すなわち、モールド３がインプリント材に接触する前のモールド３と基板６との間の圧力である。αは所定の重み付け係数（１未満の正の実数）であり、例えばα＝１／２とすることができる。

式（２）の条件を満たしていない場合は、測定された圧力が飽和蒸気圧を超え、モールド３と基板６の上のインプリント材とが接触する前に凝縮性ガスが液化する可能性がある。そこで制御部３２は、凝縮性ガスが液化しないようにモールド３と基板６との間の圧力を低下させるよう制御する。具体的には、制御部３２は、モールド３と基板６との相対速度を低くすることで、圧力を低下させることができる（Ｓ７）。

モールド３の基板６への接触が完了（Ｓ８）した後、ガス供給部２３とガス回収部２９との作動を（ほぼ同時に）停止し（Ｓ９）、インプリント材１を硬化させるべく、照明系４０からの紫外線を照射する（Ｓ１０）。その後、モールド３をインプリント材１から離型することによって、インプリント材１のパターンが形成される（Ｓ１１）。続いて、基板の別の位置に上記したＳ１〜Ｓ１１のインプリント工程を実施するかを判断する（Ｓ１２）。こうしてインプリント工程が繰り返されることで、基板６の全面にインプリント材１が成形される。

上記した処理によれば、モールド３と基板６の上のインプリント材とが接触する前に凝縮性ガスが液化しないようにモールド３と基板６との間の圧力が適切に制御される。これにより、未充填欠陥の発生が防止され、パターン形成の精度を高めることができる。そして、未充填欠陥が発生しない以上、その対策処理を施すこともないので、生産性も向上する。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態に係るインプリント装置において、モールドと基板との間の圧力を制御する処理の概念図である。第１実施形態に係る図４と同じ構成要素には同じ参照符号が付されている。本実施形態におけるインプリント装置の構成は第１実施形態と概ね同じであるが、本実施形態では、検出部として圧力センサ３１に代えてロードセル３３が使用されている。図５では、ロードセル３３はモールドヘッド５に設けられ、モールド３にかかる荷重を検出するように構成されている。なお、ロードセル３３は、基板ステージ７に設置して基板６にかかる荷重を測定するように構成されてもよい。

以下、本実施形態におけるインプリント装置の動作を、図６のフローチャートを参照して説明する。第１実施形態に係る図２と同じ処理ステップには同じ参照符号が付されている。本実施形態における制御手順は第１実施形態と概ね同じであるが、本実施形態では、Ｓ５及びＳ６に代えてそれぞれＳ５１及びＳ６１が実行される。上述したように、駆動部５ａによりモールドヘッド５を図５の矢印１０の方向に移動させ、モールド３を基板６に近づけると、矢印１１のように、気体が外部に押し出され、モールド３を基板６に近づけることを妨げる圧力が生じる。そこで、Ｓ５１では、ロードセル３３を用いて、モールド３にかかる荷重を測定する。そしてＳ６１では、ロードセル３３で検出された荷重に基づき、次式で表される条件を満たすかを判定する。

α・（Ｐｇ−Ｐｆ）≧（Ａ２−Ａ１）／Ｓ ・・・・（３）
ただし、Ｐｇは凝縮性ガスの飽和蒸気圧、Ｐｆはインプリント装置が置かれている環境の圧力である。Ａ１はモールド３と基板６との距離が十分離れた第１距離である時のモールド３にかかる荷重、Ａ２はモールド３と基板６との距離が第１距離より短い第２距離である時の荷重である。Ｓはモールド３の面積、αは所定の重み付け係数（１未満の正の実数）であり、例えばα＝１／２とすることができる。

以上の制御処理によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態におけるインプリント装置の構成は、第２実施形態と概ね同様である。ただしここでは、凝縮性ガス２１（例えば、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン）と、透過性ガス２２（凝縮性ガスの定義に含まれないガス。例えばヘリウム）との混合ガスが使用される。ロードセル３３を用いて、モールド３にかかる荷重を測定し、測定された荷重に基づき、次式で表される条件を満たすかを判定する。

α・（Ｐｇ１−Ｐｆ）／Ｂ１≧（Ａ２−Ａ１）／Ｓ ・・・・（４）
ただし、Ｂ１は混合ガスにおける凝縮性ガスの含有率、Ｐｇ１は凝縮性ガスの飽和蒸気圧、Ｐｆはインプリント装置が置かれている環境の圧力である。Ａ１はモールド３と基板６との距離が十分離れた第１距離である時の荷重、Ａ２はモールド３と基板６との距離が第１距離より短い第２距離である時の荷重である。Ｓはモールド３の面積、αは所定の重み付け係数（１未満の正の実数）であり、例えばα＝１／２とすることができる。

凝縮性ガスの定義には含まれないガスと混合する場合、窒素やヘリウムなどの不活性ガスが主に用いられる。温暖化係数の更なる低減、屈折率などの物性値の制御、コストなど、様々な理由によって、ガスの種類と混合比率が選択されうる。

＜第４実施形態＞
図７は、第４実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図である。本実施形態における装置構成は、第２実施形態のそれと概ね同様であるが、インプリント領域の空間を囲うように、壁１３が設けられている。この壁１３は、インプリント環境中のガス濃度を安定させ、ガスの回収効率を上げ、パーティクル及び不純物の侵入を防ぐことを目的としたものである。なお、壁１３は、構造体で作られていてもよいしエアカーテンのように気体の流れで構成されていてもよい。本実施形態の場合、駆動部５ａにより矢印１０の方向にモールドヘッド５を移動させモールド３を基板６に近づけると、矢印１２のように、気体が外部に押し出され、モールド３を基板６に近づけることを妨げる圧力が生じる。矢印１２の気体は、上述の第１乃至第３実施形態における矢印１１（図４、図５）の場合と比較して狭い領域に流れ出るため、ガスが流れにくくなり、圧力上昇が大きくなる。この場合も、ロードセル３３を用い、第２又は第３実施形態と同様の手順でモールド−基板間の圧力を制御することができる。

＜第５実施形態＞
図８は、第５実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図である。本実施形態における装置構成は、第２実施形態のそれと概ね同様であるが、凝縮性ガスの液化を検知するために、撮像部としての光学センサ３４が設けられている。

本実施形態においては、事前検討として、凝縮性ガス濃度と相対速度との双方の条件を変えて、インプリント工程を実施する。例えば、凝縮性ガスの濃度Ｎ１，…，Ｎｎのそれぞれに対し、モールド３と基板６との間の相対速度Ｓ１，…，Ｓｍのそれぞれの条件で、インプリント工程を実施する。ここで、相対速度Ｓ１，…，Ｓｍのそれぞれは、一定速度であってもよいし、段階的に変化する速度帯であってもよい。そして、各条件におけるインプリント工程において、光学センサ３４を用いて、インプリント材と型とが接触する前に凝縮性ガスが液化したかどうかを判定する。この判定結果の例を図９に示す。この判定結果から、凝縮性ガスの濃度Ｎｘに対応する制御目標値として、インプリント材と型とが接触する前に液化しない条件で最大の相対速度となる最大相対速度Ｓｘを設定することができる。これは、制御目標値として、その制御目標値の複数の候補のうち、モールドのインプリント材への接触に要する時間が最短になるものを選択することになる。

なお、凝縮性ガスの濃度については、濃度が事前に固定されている場合は、その濃度で、相対速度の条件を変えて、インプリント工程を実施することができる。また、撮像部として、光学センサ３４の代わりに、インプリント装置内に設置されているカメラを用いたり、あるいは、光学顕微鏡や電子顕微鏡を用いて、凝縮性ガスの液化の判定を行うことも可能である。

以下、本実施形態におけるインプリント装置の動作を、図１０のフローチャートを参照して説明する。例えば、このフローチャートに対応するプログラムは制御部３２内のメモリ又は別の記憶部に記憶され、制御部３２によって実行されうる。なお、第１実施形態に係る図２と同じ処理ステップには同じ参照番号が付されている。まず、ディスペンサ２（図８では図示省略）により、基板６に、インプリント材１を塗布する（Ｓ１）。次に、ガス供給部２３とガス回収部２９（図８では図示省略）とを並行して作動させ、モールド３の下の空間に対して濃度Ｎｘの凝縮性ガス２１の供給及び回収を開始する（Ｓ２）。

続いて、基板ステージ７によって基板６をモールド３の下に移動し（Ｓ３）、モールドヘッド５における駆動部５ａ（図８では図示省略）によってモールド３を基板６に向けて下降を開始する（Ｓ４）。このとき、モールドヘッド５を事前検討で得られた最大相対速度Ｓｘ以下でモールド３を基板６に近づける（Ｓ４’）。モールド３の基板６への接触が完了（Ｓ８）した後、凝縮性ガスの供給を停止し（Ｓ９）、インプリント材１を硬化させるべく、照明系４０（図８では図示省略）からの紫外線を照射する（Ｓ１０）。その後、モールド３をインプリント材１から離型することによって、インプリント材１のパターンが形成される（Ｓ１１）。続いて、基板の別の位置に上記したＳ１〜Ｓ１１のインプリント工程を実施するかを判断する（Ｓ１２）。こうしてインプリント工程が繰り返されることで、基板６の全面にインプリント材１が成形される。

＜第６実施形態＞
上述の第５実施形態では、撮像部としての光学センサ３４、あるいはカメラ、光学顕微鏡、電子顕微鏡等を用いて、インプリント材と型とが接触する前に凝縮性ガスが液化したかどうかを判定した。しかし、別の手法で凝縮性ガスの液化の判定を行ってもよい。例えば、凝縮性ガスの液化が発生した場合、インプリント材の表面粗さの増加、インプリント材の厚さの低下、インプリント材の弾性率の低下などが観測されうる。そこで、インプリント工程で基板上にインプリント材により形成されたパターンの寸法（例えば、インプリント材の厚さ）、形状、表面粗さ、インプリント材の弾性率などのうちの少なくとも１つを用いて、凝縮性ガスの液化の判定を行ってもよい。

＜第７実施形態＞
さらに別の手法で凝縮性ガスの液化の判定を行うこともできる。第７実施形態におけるインプリント装置は、例えば、第１実施形態と同様の、図４に示されるような構成である。本実施形態では、凝縮性ガス濃度と相対速度の双方の条件を変えて、モールド３がインプリント材に接触する前のモールド３と基板６との間の圧力（気圧）を、計測部としての圧力センサ３１を用いて計測する。凝縮性ガス濃度が事前に固定されている場合は、その濃度における相対速度の条件を変えて、インプリント工程を実施する。式（５）から、凝縮性ガスの濃度Ｎｘにおける液化が発生しない圧力Ｐｘを求め、その結果から、圧力Ｐｘ以下となる最大相対速度Ｓｘを求める。

α・（Ｐｇ−Ｐｆ）／Ｎｘ≧Ｐｘ−Ｐｆ ・・・・（５）
ただし、Ｐｇは凝縮性ガスの飽和蒸気圧、Ｐｆはインプリント装置が置かれている環境の圧力である。Ｐｘは圧力センサ３１で検出された圧力、すなわち、モールド３がインプリント材に接触する前のモールド３と基板６との間の圧力である。αは所定の重み付け係数（１未満の正の実数）であり、例えばα＝１／２とすることができる。濃度Ｎｘにおける最大相対速度Ｓｘが求められた後、図１０に示される手順でインプリント工程が実施され、基板６の全面にインプリント材１が成形される。

＜第８実施形態＞
第８実施形態におけるインプリント装置は、例えば、第２実施形態と同様の、図５に示されるような構成である。例えば、凝縮性ガス濃度が事前に固定されている場合は、その濃度における相対速度の条件を変えて、計測部としてのロードセル３３によりモールド３にかかる荷重を計測する。式（６）から、凝縮性ガスの濃度Ｎｘにおける液化が発生しない荷重Ａｘ−Ａ１を求め、その結果から、荷重Ａｘ以下となる最大相対速度Ｓｘを求める。

α・（Ｐｇ１−Ｐｆ）／Ｎｘ≧（Ａｘ−Ａ１）／Ｓ ・・・・（６）
ただし、Ｐｇ１は凝縮性ガスの飽和蒸気圧、Ｐｆはインプリント装置が置かれている環境の圧力である。Ａ１はモールド３と基板６との距離が十分離れた第１距離である時の荷重、Ａｘはモールド３と基板６との距離が第１距離より短い第２距離である時の荷重である。Ｓはモールド３の面積、αは所定の重み付け係数（１未満の正の実数）であり、例えばα＝１／２とすることができる。濃度Ｎｘにおける最大相対速度Ｓｘが求められた後、図１０に示される手順でインプリント工程が実施され、基板６の全面にインプリント材１が成形される。

＜実施形態９＞
第９実施形態におけるインプリント装置は、図１，４，５，７，８のいずれの構成であってもよいが、ここでは、第２実施形態と同様の、図５に示されるような構成とする。モールド３と基板６との間の相対距離がＨｍのとき、一定距離、例えばＨｍ／β（βは１より大きい実数）の相対距離に近づくまで、本実施形態に用いるインプリント装置で設定可能な最大相対速度で、モールド３を下降させる。この時、実施形態５〜８の手法を用いて、凝縮性ガスが液化していないことを確認する。更に、相対距離Ｈｍ／βから、凝縮性ガス濃度と相対速度の双方の条件を変えて、実施形態５〜８の手法を用いて、最大相対速度Ｓｘを求める。凝縮性ガス濃度が事前に固定されている場合は、その濃度における相対速度の条件を変えて、最大相対速度Ｓｘを求める。相対距離がＨｍからＨｍ／βになるまで、本実施形態に用いるインプリント装置で設定可能な最大相対速度でモールド３を下降させる。相対距離Ｈｍ／βから濃度Ｎｘにおける液化が発生しない最大相対速度Ｓｘが求められた後、図１０に示される手順でインプリント工程が実施され、基板６の全面にインプリント材１が成形される。このように本実施形態によれば、モールド３とインプリント材との間の距離が所定値以下の場合の相対速度に関する制御目標値が設定される。

＜変形例＞
図１１は、インプリント装置の変形例を示す図である。図１１において、駆動部５ａは、モールドヘッド５とモールド３とで囲まれた空間（キャビティ）であって照明系４０からの紫外線の光路ともなる空間の気圧を調節する機能を有する気圧調節機構５０を含む。この気圧調節機構５０により、キャビティ内の気圧を正圧にすることにより、モールドヘッド５により保持されたモールド３を基板６に向かって凸の変形させることができる。その状態でモールドヘッド５を降下させると、モールド３は、まず当該凸部の先端がインプリント材１に接触することになる。そうなった後に、モールドヘッド５をさらに降下させながらキャビティ内の気圧を零圧に変化させていく。そうすることにより、モールド３と基板６（インプリント材１）との間の気体を外側に追い出しながら、インプリント領域全体にわたってインプリント材１にモールド５を接触させる。このようにすれば、基板６（インプリント材１）とモールド３との間の気泡の閉じ込めを低減できる。ここで、制御目標値は、インプリント材１にモールド３を接触させる前に凝縮性ガスの液化（凝縮）が起こらないようなキャビティ内の気圧変化に関するものを含むようにしてもよい。当該プロファイルは、気圧の変化速度や、気圧と経過時間（時刻）との関係等、型の変形の速度に関するものとしうる。そのような制御目標値を予め設定または記憶しておくのがよい。当該記憶は、図９のように、凝縮性ガスの濃度ごとに、制御目標値と液化の有無とを対応づけて行いうる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板上のインプリント材に上記インプリント装置を用いてパターンを形成する工程（インプリント処理を基板に行う工程）と、かかる工程でパターンを形成された基板（インプリント処理を行われた基板）を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。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。

２：ディスペンサ、３：モールド、４：モールド保持部、６：基板、７：基板ステージ、２３：ガス供給部、３２：制御部

Claims (33)

1. 基板上のインプリント材に型で押型を行っ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、
   前記押型により生じる圧力上昇により液化する凝縮性ガスを前記インプリント材と前記型との間に供給する供給部と、
   前記インプリント材と前記型との間の前記凝縮性ガスが前記押型の前に液化しないように前記インプリント材と前記型との間の前記押型の前のガスの圧力を制御する制御部と、
   を含むことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記型と前記基板との間のガスの圧力を検出する検出部を含み、
   前記制御部は、前記検出部の出力に基づき、前記型と前記基板との間の相対速度を制御す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. 前記凝縮性ガスの飽和蒸気圧をＰｇとし、
   前記インプリント材の雰囲気の圧力をＰｆとし、
   前記検出部により検出された圧力をＰａとし、
   係数をα（１未満の正の実数）、
   として、
   α・（Ｐｇ−Ｐｆ）≧Ｐａ−Ｐｆ
   を満たすように、前記相対速度を前記制御部は制御す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. 前記型又は前記基板にかかる荷重を検出する検出部を含み、
   前記制御部は、前記検出部の出力に基づき、前記型と前記基板との間の相対速度を制御す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。
5. 前記凝縮性ガスの飽和蒸気圧をＰｇとし、
   前記インプリント材の雰囲気の圧力をＰｆとし、
   前記型と前記基板との距離が第１距離である場合の前記荷重をＡ１とし、
   前記型と前記基板との距離が前記第１距離より短い第２距離である場合の前記荷重をＡ２とし、
   前記型の面積をＳとし、
   係数をα（１未満の正の実数）、
   として、
   α・（Ｐｇ−Ｐｆ）≧（Ａ２−Ａ１）／Ｓ
   を満たすように、前記相対速度を前記制御部は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. 前記供給部は、前記凝縮性ガスと他のガスとを含む混合ガスを供給するように構成され、
   前記混合ガスにおける前記凝縮性ガスの含有率をＢ１とし、
   前記凝縮性ガスの飽和蒸気圧をＰｇ１とし、
   前記インプリント材の雰囲気の圧力をＰｆとし、
   前記型と前記基板との距離が第１距離である場合の前記荷重をＡ１とし、
   前記型と前記基板との距離が前記第１距離より短い第２距離である場合の前記荷重をＡ２とし、
   前記型の面積をＳとし、
   係数をα（１未満の正の実数）、
   として、
   α・（Ｐｇ１−Ｐｆ）／Ｂ１≧（Ａ２−Ａ１）／Ｓ
   を満たすように、前記相対速度を前記制御部は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。
7. 基板上のインプリント材に型で押型を行っ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、
   前記押型により生じる圧力上昇により液化する凝縮性ガスを前記インプリント材と前記型との間に供給し、
   前記インプリント材と前記型との間の前記凝縮性ガスが前記押型の前に液化しないように前記インプリント材と前記型との間の前記押型の前のガスの圧力を制御する、
   ことを特徴とするインプリント方法。
8. 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−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。
9. 基板上のインプリント材に対する型の接触により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、
   前記接触により生じる圧力上昇により液化する凝縮性ガスを前記インプリント材と前記型との間に供給する供給部と、
   前記基板および前記型のうちの少なくとも一つを移動する前記接触のための駆動部と、
   前記駆動部を制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、前記凝縮性ガスの濃度に対応する制御目標値に従って前記駆動部を制御する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
10. 前記制御部は、前記濃度に基づいて前記制御目標値を設定することを特徴とする請求項９に記載のインプリント装置。
11. 前記制御部は、前記制御目標値として、前記インプリント材と前記型との間の前記接触の前の相対速度に関する制御目標値を設定することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のインプリント装置。
12. 前記相対速度は、前記インプリント材と前記型との間の距離が所定値以下の場合におけるものであ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. 前記駆動部は、前記基板に向かって凸に前記型を変形させる機能を有し、
    前記制御部は、前記変形の速度に関する目標値を含む前記制御目標値に従って前記駆動部を制御する、
    ことを特徴とする請求項９ないし請求項１２のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
14. 前記制御部は、前記インプリント材と前記型との間の前記凝縮性ガスが前記接触の前に液化したかを判定した結果に基づいて、前記制御目標値を設定することを特徴とする請求項９ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
15. 前記基板の撮像を行う撮像部を含み、
    前記判定は、前記撮像部による撮像により行う、ことを特徴とする請求項１４に記載のインプリント装置。
16. 前記撮像部は、顕微鏡を含む、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. 前記判定は、前記パターンの寸法、形状、表面粗さ、および弾性率のうちの少なくとも一つに関する計測により行う、ことを特徴とする請求項１４に記載のインプリント装置。
18. 前記型と前記基板との間の気圧を計測する計測部を含み、
    前記判定は、前記計測部による計測により行う、ことを特徴とする請求項１４に記載のインプリント装置。
19. 前記型および前記基板のうちの少なくとも一つにかかる荷重を計測する計測部を含み、
    前記判定は、前記計測部による計測により行う、ことを特徴とする請求項１４に記載のインプリント装置。
20. 前記制御部は、前記制御目標値として、該制御目標値の複数の候補のうち前記接触に要する時間が最短になるものを選択する、ことを特徴とする請求項９ないし請求項１９のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
21. 基板上のインプリント材に対する型の接触により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、
    前記接触により生じる圧力上昇により液化する凝縮性ガスを前記インプリント材と前記型との間に供給し、
    前記基板および前記型のうちの少なくとも一つを移動する前記接触のための駆動を行い、
    前記駆動は、前記インプリント材と前記型との間の前記凝縮性ガスが前記接触の前に液化しない制御目標値に従って制御される、
    ことを特徴とするインプリント方法。
22. 前記制御目標値は、前記凝縮性ガスの濃度に対応することを特徴とする請求項２１に記載のインプリント方法。
23. 前記制御目標値として、前記インプリント材と前記型との間の前記接触の前の相対速度に関する制御目標値を設定することを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載のインプリント方法。
24. 前記相対速度は、前記インプリント材と前記型との間の距離が所定値以下の場合におけるものであることを特徴とする請求項２３に記載のインプリント方法。
25. 前記駆動は、前記基板に向かって凸に前記型を変形させることを含み、
    前記駆動は、前記変形の速度に関する目標値を含む前記制御目標値に従って制御される、
    ことを特徴とする請求項２１ないし請求項２４のうちいずれか１項に記載のインプリント方法。
26. 前記インプリント材と前記型との間の前記凝縮性ガスが前記接触の前に液化したかを判定した結果に基づいて、前記制御目標値を設定することを特徴とする請求項２１ないし請求項２５のうちいずれか１項に記載のインプリント方法。
27. 前記判定は、前記基板の撮像により行う、ことを特徴とする請求項２６に記載のインプリント方法。
28. 前記撮像は、顕微鏡により行う、ことを特徴とする請求項２７に記載のインプリント方法。
29. 前記判定は、前記パターンの寸法、形状、表面粗さ、および弾性率のうちの少なくとも一つに関する計測により行う、ことを特徴とする請求項２６に記載のインプリント方法。
30. 前記判定は、前記型と前記基板との間の気圧の計測により行う、ことを特徴とする請求項２６に記載のインプリント方法。
31. 前記判定は、前記型および前記基板のうちの少なくとも一つにかかる荷重の計測により行う、ことを特徴とする請求項２６に記載のインプリント方法。
32. 前記制御目標値の複数の候補のうち前記接触に要する時間が最短になるものを選択する、ことを特徴とする請求項２１ないし請求項３１のうちいずれか１項に記載のインプリント方法。
33. 請求項９ないし請求項２０のうちいずれか１項に記載のインプリント装置または請求項２１ないし請求項３２のうちいずれか１項に記載のインプリント方法を用いてパター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。

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