JP2019186404A - 成形装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歩留まりの向上に有利な成形装置を提供する。【解決手段】型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形装置であって、前記基板を保持する保持部と、前記成形処理を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記保持部に前記基板を第１保持力で保持させた状態で前記基板上の組成物に前記型を押し付ける処理を開始し、前記処理を開始した後で前記保持部に前記基板を前記第１保持力よりも小さい第２保持力で保持させ、前記保持部に前記基板を前記第２保持力で保持させた状態を前記基板上の組成物の前記型への充填が完了するまで維持することを特徴とする成形装置を提供する。【選択図】図７

Description

本発明は、成形装置及び物品の製造方法に関する。

インプリント装置は、パターンが形成された型（モールド）と基板上のインプリント材とを接触させた状態で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型を引き離すことで基板上にパターンを形成する（例えば、特許文献１及び２参照）。特許文献１には、基板上のインプリント材に型を接触させる際に、型を基板に向かって凸形状に変形させる技術が開示されている。また、特許文献２には、基板上のインプリント材に型を接触させる際に、基板の裏面に加える圧力（圧力分布）を制御することによって基板の表面形状を制御する技術が開示されている。

特表２００９−５１８２０７号公報 特開２０１７−１０３３９９号公報

インプリント装置において、基板を保持（支持）する基板保持面には、基板と型との平衡性を維持するために、数μｍ以下の平坦性、及び、低い荒さ精度が求められている。基板保持面の平坦度が低い場合、基板と基板保持面との間に空間が生じるため、その領域では型からインプリント材への押し付け力が十分に伝わらず、基板上に形成されるパターンに欠陥（ボイド）が発生して歩留まりが低下してしまう。一方、基板と基板保持面との間を高真空にして空間がない状態にすると、基板保持面の荒さが基板上に形成されるパターンに転写されて歩留まりが低下してしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、歩留まりの向上に有利な成形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成形装置は、型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形装置であって、前記基板を保持する保持部と、前記成形処理を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記保持部に前記基板を第１保持力で保持させた状態で前記基板上の組成物に前記型を押し付ける処理を開始し、前記処理を開始した後で前記保持部に前記基板を前記第１保持力よりも小さい第２保持力で保持させ、前記保持部に前記基板を前記第２保持力で保持させた状態を前記基板上の組成物の前記型への充填が完了するまで維持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、歩留まりの向上に有利な成形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。 型保持部及び型保持部の周辺部分の構成を模式的に示す断面図である。 基板チャックの構成を模式的に示す図である。 型の構成を模式的に示す図である。 基板チャックの凹部と、型のパターン部との位置関係を示す図である。 型全面ショット領域に対するインプリント処理を説明するための図である。 型全面ショット領域に対するインプリント処理を説明するための図である。 基板チャックの凹部と、型のパターン部との位置関係を示す図である。 図１に示すインプリント装置の動作を説明するためのフローチャートである。 物品の製造方法を説明するための図である。 図１に示すインプリント装置を平坦化装置として用いる場合を説明する図である。

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１００の構成を示す概略図である。インプリント装置１００は、半導体デバイスや液晶表示素子の製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置である。インプリント装置１００は、型（モールド、テンプレート）を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形装置として機能する。本実施形態では、インプリント装置１００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。

基板には、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、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。具体的には、基板は、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどを含む。

インプリント装置１００は、図１に示すように、基板ステージ１０４と、基板ステージ１０４を支持する支持ベース１１３と、基板ステージ１０４（基板１０３）を駆動する基板駆動部１３２とを有する。基板ステージ１０４には、基板１０３を吸着して保持する基板チャック（保持部）１０８や基準マーク１１５が設けられている。また、インプリント装置１００は、型１０２を保持する型保持部１０１と、型保持部１０１（型１０２）を駆動する型駆動部１３１とを有する。

本実施形態では、基板１０３の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系を用いて方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転及びＺ軸周りの回転のそれぞれをθＸ、θＹ及びθＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御又は駆動（移動）は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御又は駆動を意味する。また、θＸ、θＹ、θＺに関する制御又は駆動は、それぞれ、Ｘ軸に平行な軸の周りの回転、Ｙ軸に平行な軸の周りの回転、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転に関する制御又は駆動を意味する。

基板駆動部１３２及び型駆動部１３１は、基板１０３と型１０２との相対的な位置及び回転をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸及びθＺ軸の６軸に関して調整する相対駆動機構を構成する。Ｚ軸に関する基板１０３と型１０２との相対的な位置の調整は、基板上のインプリント材と型１０２とを接触させる（基板上のインプリント材に型１０２を押し付ける）動作、及び、基板上の硬化したインプリント材から型１０２を引き離す動作を含む。基板駆動部１３２は、例えば、基板１０３を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸）に関して駆動するように基板ステージ１０４を駆動する。型駆動部１３１は、例えば、型１０２を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸）に関して駆動するように型保持部１０１を駆動する。

また、インプリント装置１００は、アライメントスコープ１１６と、基板計測部１０９と、オフアクシスアライメントスコープ１０７と、硬化部１０５と、観察部１１４と、供給部（ディスペンサ）１０６と、型計測部１１７とを有する。

アライメントスコープ１１６は、型１０２と基板１０３との相対位置を計測する。アライメントスコープ１１６は、型１０２のマークと基板１０３のマークとの相対位置を示す情報、例えば、型１０２のマーク及び基板１０３のマークの画像や型１０２のマークと基板１０３のマークとによって形成されるモアレの画像を取得する。例えば、４つのアライメントスコープ１１６を設けることによって、基板１０３のショット領域の四隅のマークを同時に検出することができる。

基板計測部１０９は、基板１０３の表面の形状を計測する。本実施形態では、基板計測部１０９は、距離を計測可能なセンサを含み、基板１０３の表面の複数の位置における高さを計測する。オフアクシスアライメントスコープ１０７は、基板１０３のマークを検出する。硬化部１０５は、インプリント材を硬化させるエネルギー（例えば、光）を基板上のインプリント材に供給し、かかるインプリント材を硬化させる。

観察部１１４は、基板上のインプリント材と型１０２との接触の状態や型１０２のパターンに対するインプリント材の充填の状態を観察する。このように、観察部１１４は、基板上のインプリント材の型１０２への充填状態を取得する取得部として機能する。

供給部１０６は、基板上にインプリント材を供給（塗布）する。供給部１０６は、例えば、インプリント材を吐出する複数の吐出口が配列された吐出部を含む。供給部１０６は、吐出部を複数の軸（例えば、６軸）に関して駆動する駆動機構を含んでいてもよい。

型計測部１１７は、型１０２のパターン面（表面）の形状を計測する。本実施形態では、型計測部１１７は、距離を計測可能なセンサを含み、型１０２のパターン面の複数の位置における高さを計測する。

また、インプリント装置１００は、型１０２と基板１０３との間の空間にパージガスを供給するガス供給部１７０を有する。ガス供給部１７０は、例えば、型保持部１０１に設けられた流路を含む。パージガスとしては、基板上のインプリント材の硬化を阻害しないガス、例えば、ヘリウムガス、窒素ガス及び凝縮性ガス（例えば、ペンタフルオロプロパン（ＰＦＰ））の少なくとも１つを含むガスが用いられる。

更に、インプリント装置１００は、インプリント装置１００の全体を制御する制御部１９０を有する。制御部１９０は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、記憶部に記憶されたプログラムに従ってインプリント装置１００の各部を統括的に制御する。

図２は、型保持部１０１及び型保持部１０１の周辺部分の構成を模式的に示す断面図である。型保持部１０１は、例えば、吸着部１１０を含み、吸着部１１０によって型１０２を吸着することによって型１０２を保持する。型１０２は、メサ状のパターン部（メサ部）１０２１を含む。パターン部１０２１（のパターン面）には、基板上に形成すべきパターンが形成されている。

型保持部１０１は、例えば、硬化部１０５から供給される、基板上のインプリント材を硬化させるためのエネルギーを透過する構造、具体的には、中空構造を有する。型保持部１０１は、型１０２の裏面（パターン面の反対側の面）の側に圧力室（キャビティ）１３３を形成するシール部材（例えば、シートガラス）１１２と、圧力室１３３の圧力を制御するための流路１１１と、圧力制御部１８１とを含む。

圧力制御部１８１は、流路１１１を介して、圧力室１３３に接続されている。圧力制御部１８１は、例えば、圧力室１３３の圧力が外部空間の圧力よりも高くなるように、圧力室１３３の圧力を制御する。これにより、型１０２のパターン部１０２１（中央部）が基板１０３（下方）に向かって凸形状となるように型１０２を変形させることができる。圧力制御部１８１及び流路１１１は、型１０２の変形を制御（調整）する型変形機構１８０を構成する。

図３は、基板チャック１０８の構成を模式的に示す図である。基板チャック１０８は、制御部１９０の制御下において、基板１０３に対する吸着圧力（基板チャック１０８が基板１０３を保持する保持力）を制御（調整）する圧力制御機構３００を含む。圧力制御機構３００は、基板１０３の裏面側の圧力分布を制御する。

圧力制御機構３００は、基板チャック１０８の表面に設けられた複数の凹部１２１、１２２、１２３、１２４及び１２５と、複数の凹部１２１乃至１２５の圧力を個別に制御可能な圧力制御部１５０とを含む。複数の凹部１２１乃至１２５は、基板１０３に対する保持力を独立に制御可能な複数の保持領域を構成する。例えば、圧力制御部１５０が、−４０ｋＰａの負圧を凹部１２２、１２３及び１２４に供給し、−５ｋＰａの負圧を凹部１２１に供給する場合を考える。この場合、基板１０３の凹部１２１に対応する領域（部分）を基板チャック１０８と密着させずに基板１０３を保持することができる。なお、凹部１２１乃至１２５の数は、５つに限定されるものではなく、要求される仕様に応じて任意の数に変更することができる。また、圧力制御部１５０が凹部１２１乃至１２５に個別に供給可能な圧力の範囲及び値は、要求される仕様に応じて決定される。凹部１２１乃至１２５の形状は、図３に示されているように、同心円状に配置された円形形状又はリング形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。基板チャック１０８は、基板１０３に対抗する面内における周辺部分にテーパ部ＴＰを含んでいてもよい。また、基板１０３の裏面側の圧力、即ち、基板チャック１０８と基板１０３とで囲まれた空間の圧力に関しては、かかる空間の圧力を計測するセンサを設け、センサの計測値によって制御してもよい。

図４は、型１０２の構成を模式的に示す図である。型１０２は、薄板状の可動部（ダイアフラム）１０２２と、可動部１０２２から突出するように設けられたパターン部１０２１と、可動部１０２２を支持する支持部１０２４とを含む。可動部１０２２の裏面側（パターン部１０２１が配置された側の反対側）には、支持部１０２４によって取り囲まれた空洞部１０２５が設けられている。空洞部１０２５は、圧力室１３３の一部を構成する。

可動部１０２２は、例えば、１ｍｍ程度の厚さを有する。パターン部１０２１は、例えば、３０μｍ程度の厚さを有する。パターン部１０２１の表面（パターン面）には、凸パターン２０４及び凹パターン２０３で構成されるパターンが形成されている。凸パターン２０４の表面と凹パターン２０３の表面との間の段差、即ち、凸パターン２０４の高さは、例えば、数十ｎｍから数百ｎｍ程度の範囲である。パターン部１０２１には、１つ又は複数のマーク２０６が設けられている。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図４に示す型１０２を用いて基板上のインプリント材にパターンを形成するインプリント処理を行う際において、図３に示す基板チャック１０８の凹部１２１乃至１２５と、型１０２のパターン部１０２１との位置関係を示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照するに、基板１０３のショット領域９０２は、インプリント処理を行う対象領域に対応する。ショット領域９０２には型１０２のパターン部１０２１の全面が収まるため、このようなショット領域を型全面ショット領域と称する。この場合、凹部１２２、１２３及び１２４をショット直下領域（第１保持領域）とし、凹部１２１及び１２５をショット周辺領域（第２保持領域）とする。

図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）、図６（ｆ）、図６（ｇ）、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して、インプリント装置１００における型全面ショット領域に対するインプリント処理を説明する。かかるインプリント処理は、制御部１９０がインプリント装置１００の各部を統括的に制御することで行われる。

図６（ａ）乃至図６（ｇ）は、インプリント処理を行っている間の基板１０３や型１０２の状態を示している。なお、図６（ａ）乃至図６（ｇ）では、簡略化のために、型１０２のパターン部１０２１のみを示している。図７（ａ）は、型１０２を介して基板上のインプリント材３０１に与えられる押付力のプロファイルを示し、型１０２がインプリント材３０１を押し付ける力を負の押付力としている。図７（ａ）では、縦軸は押付力を示し、横軸は時間を示している。図７（ｂ）は、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力のプロファイルを示し、基板１０３が基板チャック１０８に吸着される圧力を負の吸着圧力としている。図７（ｂ）では、縦軸は吸着圧力を示し、横軸は時間を示している。但し、図７（ｂ）に示す吸着圧力は、基板チャック１０８のショット直下領域の基板１０３に対する吸着圧力を示し、以下、吸着圧力に関する説明は、基板チャック１０８のショット直下領域のものである。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すタイミング（時刻）Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔｅ、Ｔｆ及びＴｇは、それぞれ、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）、図６（ｆ）及び図６（ｇ）に示す状態に対応している。

まず、制御部１９０は、図６（ａ）に示すように、ガス供給部１７０から型１０２と基板１０３との間の空間にパージガスが供給された状態において、型１０２の降下を開始するように型駆動部１３１を制御する。これにより、供給部１０６から基板１０３のショット領域に供給されたインプリント材３０１に対して型１０２が近づく。この際、制御部１９０は、基板チャック１０８が基板１０３を第１吸着圧力（第１保持力）で保持するように、圧力制御機構３００を制御する。このように、制御部１９０は、基板チャック１０８に基板１０３を第１吸着圧力で保持させた状態で基板上のインプリント材３０１に型１０２を押し付ける処理（押付処理）を開始する。

なお、制御部１９０は、型１０２の降下、即ち、押付処理を開始する前に、或いは、押付処理と並行して、型１０２が基板１０３に向かって凸形状となるように、圧力制御部１８１を介して圧力室１３３の圧力を制御してもよい。圧力制御部１８１を介して型１０２を目標の凸形状に変形させるためには、一般的に、数百ｍｓｅｃ程度を要する。そこで、供給部１０６による基板１０３へのインプリント材３０１の供給と並行して、圧力制御部１８１による圧力室１３３の圧力の制御を開始してもよい。

次いで、制御部１９０は、図６（ｂ）に示すように、基板上のインプリント材３０１に型１０２のパターン部１０２１の一部を接触させる（押し付ける）。この際、基板１０３と型１０２のパターン部１０２１との間にガスが入らないように、型１０２のパターン部１０２１の中心部から基板上のインプリント材３０１に接触させるとよい。型１０２と基板１０３とを近づける動作は、例えば、第１動作と、かかる第１動作の後の第２動作とを含む。第１動作では、型１０２と基板１０３とを第１速度で近づける。第２動作では、型１０２と基板１０３とを第１速度よりも遅い第２速度で近づけて、型１０２と基板上のインプリント材３０１とを接触させる。これにより、型１０２（のパターン部１０２１）と基板１０３との衝突を防止することができる。図６（ｂ）に示す状態において、型１０２を介して基板上のインプリント材３０１に与えられる押付力、及び、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力は、それぞれ、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すタイミングＴｂに対応している。

次に、制御部１９０は、図６（ｃ）に示すように、基板上のインプリント材３０１が型１０２のパターン部１０２１の端部まで広がるように、型駆動部１３１を制御する。この期間は、図７（ａ）に示すように、型１０２を介して基板上のインプリント材３０１に与える押付力が最大となるタイミングＴｃまでの期間であって、押付力を増加させる第１期間である。また、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力は、図７（ｂ）に示すように、タイミングＴｃまで第１吸着圧力を維持する。第１吸着圧力は、本実施形態では、基板上のインプリント材３０１に型１０２を接触させてから引き離すまでの間で最小の吸着圧力である。ここでは、基板チャック１０８と基板１０３とを密着させて、型駆動部１３１の力を逃がさないことが目的となるため、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力は、より低いことが好ましい。

次いで、制御部１９０は、図６（ｄ）に示すように、基板上のインプリント材３０１が型１０２のパターン部１０２１の全面まで広がるように、型駆動部１３１を制御する。この期間は、図７（ａ）に示すように、型１０２を介して基板上のインプリント材３０１に与える押付力を減少させる第２期間（タイミングＴｃからタイミングＴｅまでの期間）のうち、タイミングＴｃからタイミングＴｄまでの期間である。また、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力は、図７（ｂ）に示すように、第１期間から第２期間に移行するタイミング（タイミングＴｃ）において、第１吸着圧力よりも低い第２吸着圧力にする（第１保持力よりも小さい第２保持力に切り替える）。第２吸着圧力（第２保持力）は、本実施形態では、基板上のインプリント材３０１に型１０２を接触させてから引き離すまでの間で最大の吸着圧力である。このように、基板チャック１０８と基板１０３との密着を緩めることで、基板上のインプリント材３０１に転写された基板チャック１０８の荒さを解放する。なお、基板チャック１０８と基板１０３との密着を解放するために、第２吸着圧力をゼロにしてもよい。

次いで、制御部１９０は、図６（ｅ）に示すように、基板上のインプリント材３０１が型１０２のパターン部１０２１の全面に広がった状態を維持するように、型駆動部１３１を制御する。これにより、基板上のインプリント材３０１が型１０２のパターン部１０２１（凹パターン２０３）に充填される。この期間は、図７（ａ）に示すように、型１０２を介して基板上のインプリント材３０１に与える押付力を減少させる第２期間のうち、タイミングＴｄからタイミングＴｅまでの期間である。また、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力は、図７（ｂ）に示すように、タイミングＴｅまで第２吸着圧力を維持する。そして、第２期間が終了するタイミング（タイミングＴｅ）において、第２吸着圧力よりも高い第３吸着圧力にする（第２保持力よりも大きい第３保持力に切り替える）。なお、第３吸着圧力（第３保持力）は、本実施形態では、第１吸着圧力よりも低い吸着圧力である（第１保持力よりも小さい）が、第１吸着圧力と等しくしてもよい。

次いで、制御部１９０は、図６（ｆ）に示すように、基板上のインプリント材３０１を硬化させるエネルギーが基板上のインプリント材３０１に供給されるように、硬化部１０５を制御する。これにより、基板上のインプリント材３０１が硬化し、型１０２のパターン部１０２１に形成されているパターンがインプリント材３０１に転写される。図６（ｆ）に示す状態において、型１０２を介して基板上のインプリント材３０１に与えられる押付力、及び、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力は、それぞれ、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すタイミングＴｆに対応している。

次に、制御部１９０は、図６（ｇ）に示すように、基板上の硬化したインプリント材３０１から型１０２が引き離されるように、型駆動部１３１を制御する。図６（ｇ）に示す状態において、型１０２を介して基板上のインプリント材３０１に与えられる押付力、及び、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力は、それぞれ、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すタイミングＴｇに対応している。

このように、本実施形態では、押付処理を開始した後、例えば、型１０２を介して基板上のインプリント材３０１に押付力が与えられている期間に、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力を第１吸着圧力から第２吸着圧力に切り替える。そして、基板チャック１０８に基板１０３を第２吸着圧力で保持させた状態を基板上のインプリント材３０１の型１０２への充填が完了するまで維持する。これにより、型１０２からインプリント材３０１への押付力が十分に伝わるとともに、基板チャック１０８の荒さが基板上に形成されるパターンに転写されることが抑制されるため、歩留まりを向上させることができる。

また、本実施形態では、基板上のインプリント材３０１の型１０２への充填が完了した後、インプリント材３０１を硬化させる前に、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力を第２吸着圧力から第３吸着圧力に切り替える。これにより、基板上に形成されるパターンの転写精度を維持するととともに、基板上の硬化したインプリント材３０１から型１０２を引き離す際にデチャックが発生することを防止することができる。なお、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力を第２吸着圧力から第３吸着圧力に切り替えるタイミングは、インプリント材３０１を硬化させた後、インプリント材３０１から型１０２を引き離す前であってもよい。

また、基板チャック１０８のショット直下領域を除くショット周辺領域に関しては、基板１０３に対する吸着圧力を切り替える必要はない。基板チャック１０８のショット周辺領域については、押付処理を開始してからインプリント材３０１の型１０２への充填が完了するまで、更には、インプリント材３０１から型１０２を引き離すまで基板１０３を第１吸着圧力で保持させた状態を維持すればよい。換言すれば、インプリント処理を行っている間において、基板チャック１０８のショット直下領域以外の領域では、基板１０３の保持を維持する。これにより、基板チャック１０８における基板１０３の位置ずれを低減することができる。

また、本実施形態では、型１０２を介して基板上のインプリント材３０１に与えられる押付力のプロファイル（図７（ａ））に基づいて、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力を第１吸着圧力から第２吸着圧力に切り替える場合を例に説明した。但し、観察部１１４で取得される基板上のインプリント材３０１の型１０２への充填状態に基づいて、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力を第１吸着圧力から第２吸着圧力に切り替えてもよい。具体的には、観察部１１４で取得された充填状態が基板上のインプリント材３０１が型１０２の全面に充填された状態であるときに、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力を第１吸着圧力から第２吸着圧力に切り替える。

また、インプリント装置１００では、型全面ショット領域だけではなく、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、欠けショット領域に対してもインプリント処理が行われる。ここで、欠けショット領域とは、型１０２のパターン部１０２１に形成されたパターンの一部が基板上のインプリント材に転写されるショット領域であり、基板１０３の外周（エッジ）が含まれるショット領域である。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、図４に示す型１０２を用いて基板１０３の欠けショット領域にインプリント処理を行う際において、図３に示す基板チャック１０８の凹部１２１乃至１２５と、型１０２のパターン部１０２１との位置関係を示す図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照するに、基板１０３のショット領域９０３には型１０２のパターン部１０２１の全面が収まらないため、このようなショット領域を欠けショット領域と称する。この場合、凹部１２１及び１２２をショット直下領域（第１保持領域）とし、凹部１２３、１２４及び１２５をショット周辺領域（第２保持領域）とする。基板１０３の欠けショット領域にインプリント処理を行う場合にも、型全面ショット領域にインプリント処理と行う場合と同様に、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力を制御すればよい。換言すれば、欠けショット領域と型全面ショット領域とで、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力の制御に差異はない。

図９を参照して、インプリント装置１００の動作（基板１０３の各ショット領域に対するインプリント処理）を説明する。Ｓ８０１では、基板チャック１０８に基板１０３をロードする。Ｓ８０２では、基板１０３の複数のショット領域のうち、インプリント処理を行う対象領域である対象ショット領域を選択する。

Ｓ８０３では、Ｓ８０２で選択した対象ショット領域に対応する、型１０２を介して基板上のインプリント材に与えられる押付力のプロファイル（図７（ａ））を取得する。押付力のプロファイルは、例えば、レシピから対象ショット領域に対する型駆動部１３１の駆動プロファイルやインプリント材の特性などを取得し、これらの情報を用いたシミュレーションなどにより求めることができる。Ｓ８０４では、Ｓ８０３で取得した押付力のプロファイルに基づいて、基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力のプロファイル（図７（ｂ））を生成する。

Ｓ８０５では、Ｓ８０２で選択した対象ショット領域に対してインプリント処理を行う。インプリント処理の際には、Ｓ８０４で生成されたプロファイルに従って基板チャック１０８の基板１０３に対する吸着圧力を制御する。

Ｓ８０６では、対象ショット領域として選択されてないショット領域があるかどうかを判定する。対象ショット領域として選択されてないショット領域がある場合には、新たな対象ショット領域を選択するために、Ｓ８０２に移行する。一方、対象ショット領域として選択されてないショット領域がない場合には、Ｓ８０７に移行する。Ｓ８０７では、基板チャック１０８から基板１０３をアンロードする。

インプリント装置１００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１０（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１０３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１０（ｂ）に示すように、インプリント用の型１０２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１０（ｃ）に示すように、インプリント材が付与された基板１０３と型１０２とを接触させ、圧力を加える。インプリント材は、型１０２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を型１０２を介して照射すると、インプリント材は硬化する。

図１０（ｄ）に示すように、インプリント材を硬化させた後、型１０２と基板１０３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、型１０２の凹パターンが硬化物の凸部に、型１０２の凸パターンが硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材に型１０２の凹凸パターンが転写されたことになる。

図１０（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、硬化物がない、或いは、薄く残存した部分が除去され、溝となる。図１０（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。

なお、本実施形態では、型１０２として、凹凸パターンを設けた回路パターン転写用の型について説明したが、型１０２は、凹凸パターンがない平面部を有する型（平面テンプレート）であってもよい。平面テンプレートは、平面部によって基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化処理（成形処理）を行う平坦化装置（成形装置）に用いられる。平坦化処理は、基板上に供給された硬化性組成物に平面テンプレートの平面部を接触させた状態で、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化性組成物を硬化させる工程を含む。このように、本実施形態は、平面テンプレートを用いて基板上の組成物を成形する成形装置に適用することができる。

基板上の下地パターンは、前工程で形成されたパターンに起因する凹凸プロファイルを有し、特に、近年のメモリ素子の多層構造化に伴い、基板（プロセスウエハ）は、１００ｎｍ前後の段差を有することもある。基板全体の緩やかなうねりに起因する段差は、フォトリソグラフィ工程で用いられている露光装置（スキャナー）のフォーカス追従機能によって補正可能である。但し、露光装置の露光スリット面積内に収まるピッチの細かい凹凸は、そのまま露光装置の焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）を消費してしまう。基板の下地パターンを平滑化する従来技術として、ＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）やＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などの平坦化層を形成する技術が用いられている。しかしながら、従来技術では、図１１（ａ）に示すように、孤立パターン領域Ａと繰り返しＤｅｎｓｅ（ライン＆スペースパターンの密集）パターン領域Ｂとの境界部分において、４０％〜７０％の凹凸抑制率しか得られず、十分な平坦化性能が得られない。また、今後、多層化による下地パターンの凹凸差は更に増加する傾向にある。

この問題に対する解決策として、米国特許第９４１５４１８号には、平坦化層となるレジストのインクジェットディスペンサによる塗布と平面テンプレートによる押印で連続膜を形成する技術が提案されている。また、米国特許第８３９４２８２号には、基板側のトポグラフィ計測結果をインクジェットディスペンサによって塗布指示する位置ごとの濃淡情報に反映する技術が提案されている。インプリント装置１００は、特に、予め塗布された未硬化のレジストに対して、型１０２の代わりに平面テンプレートを押し当てて基板面内の局所平面化を行う平坦加工（平坦化）装置として適用することができる。

図１１（ａ）は、平坦化加工を行う前の基板を示している。孤立パターン領域Ａは、パターン凸部分の面積が少ない。繰り返しＤｅｎｓｅパターン領域Ｂにおいて、パターン凸部分の占める面積と、パターン凹部分の占める面積とは、１：１である。孤立パターン領域Ａと繰り返しＤｅｎｓｅパターン領域Ｂの平均の高さは、パターン凸部分の占める割合で異なった値となる。

図１１（ｂ）は、基板に対して平坦化層を形成するレジストを塗布した状態を示している。図１１（ｂ）には、米国特許第９４１５４１８号に提案された技術に基づいてインクジェットディスペンサによってレジストを塗布した状態を示しているが、レジストの塗布には、スピンコーターを用いてもよい。換言すれば、予め塗布された未硬化のレジストに対して平面テンプレートを押し付けて平坦化する工程を含んでいれば、インプリント装置１００が適用可能である。

図１１（ｃ）に示すように、平面テンプレートは、紫外線を透過するガラス又は石英で構成され、光源からの紫外線の照射によってレジストが硬化する。平面テンプレートは、基板全体のなだらかな凹凸に対しては基板表面のプロファイルに倣う。そして、レジストが硬化した後、図１１（ｄ）に示すように、レジストから平面テンプレートを引き離す。

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。

１００：インプリント装置 １０２：型 １０３：基板 １０８：基板チャック １９０：制御部

Claims (15)

1. 型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形装置であって、
   前記基板を保持する保持部と、
   前記成形処理を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記保持部に前記基板を第１保持力で保持させた状態で前記基板上の組成物に前記型を押し付ける処理を開始し、前記処理を開始した後で前記保持部に前記基板を前記第１保持力よりも小さい第２保持力で保持させ、前記保持部に前記基板を前記第２保持力で保持させた状態を前記基板上の組成物の前記型への充填が完了するまで維持することを特徴とする成形装置。
2. 前記制御部は、前記処理を開始した後、前記型を介して前記基板上の組成物に押付力が与えられている期間に、前記保持部が前記基板を保持する保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
3. 前記制御部は、前記基板上の組成物の前記型への充填が完了した後、前記基板上の組成物から前記型を引き離す前に、前記保持部に前記基板を前記第２保持力よりも大きい第３保持力で保持させることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形装置。
4. 前記制御部は、前記基板上の組成物の前記型への充填が完了した後、前記基板上の組成物に前記型を押し付けた状態で前記基板上の組成物を硬化させる前に、前記保持部に前記基板を前記第２保持力よりも大きい第３保持力で保持させることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形装置。
5. 前記第３保持力は、前記第１保持力よりも小さいことを特徴とする請求項３又は４に記載の成形装置。
6. 前記第３保持力は、前記第１保持力と等しいことを特徴とする請求項３又は４に記載の成形装置。
7. 前記処理は、前記型を介して前記基板上の組成物に与える押付力を増加させる第１期間と、前記押付力を減少させる第２期間と、を含み、
   前記制御部は、前記処理が前記第１期間から前記第２期間に移行するタイミングで、前記保持部が前記基板を保持する保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に切り替えることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の成形装置。
8. 前記制御部は、前記第２期間が終了するタイミングで、前記保持部が前記基板を保持する保持力を前記第２保持力から前記第２保持力よりも大きい第３保持力に切り替えることを特徴とする請求項７に記載の成形装置。
9. 前記基板上の組成物の前記型への充填状態を取得する取得部を更に有し、
   前記制御部は、前記取得部で取得される充填状態に基づいて、前記保持部が前記基板を保持する保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
10. 前記制御部は、前記取得部で取得された充填状態が前記基板上の組成物が前記型の全面に充填された状態であるときに、前記保持部が前記基板を保持する保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に切り替えることを特徴とする請求項９に記載の成形装置。
11. 前記第２保持力は、ゼロを含むことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の成形装置。
12. 前記保持部は、前記基板に対する保持力を独立に制御可能な複数の保持領域を含み、
    前記制御部は、
    前記複数の保持領域のうち、前記成形処理を行う対象領域に対応する領域を保持する第１保持領域について、前記処理を開始した後で前記基板を前記第２保持力で保持させ、前記基板を前記第２保持力で保持させた状態を前記基板上の組成物の前記型への充填が完了するまで維持し、
    前記複数の保持領域のうち、前記第１保持領域を除く第２保持領域について、前記処理を開始してから前記基板上の組成物の前記型への充填が完了するまで前記基板を前記第１保持力で保持させた状態を維持することを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
13. 前記成形装置は、前記型のパターンを前記組成物に接触させることにより前記基板上に前記組成物のパターンを形成することを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の成形装置。
14. 前記成形装置は、前記型の平面部を前記組成物に接触させることにより前記基板上の前記組成物を平坦にすることを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の成形装置。
15. 請求項１３に記載の成形装置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ーンが形成された前記基板を処理する工程と、
    処理された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。