JP2019192837A - インプリント装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント不良（例えば、パターンの転写不良）の発生の低減に有利な技術を提供する。【解決手段】インプリント装置は、基板の上のインプリント材と型とを接触させる工程、前記インプリント材を硬化させる工程および前記インプリント材の硬化物と前記型とを分離する分離工程を含むインプリント処理によって前記基板の上にパターンを形成する。インプリント装置は、前記基板を吸引することによって前記基板をチャックする基板チャックを含む基板保持機構を備え、前記基板チャックは、貫通孔を有し、前記基板保持機構は、前記分離工程において前記基板の裏面と前記基板チャックの上面との間に隙間が形成され、前記隙間と前記貫通孔に起因して前記基板チャックが前記基板を吸引する吸引力が低下することを抑制する。【選択図】図９

Description

本発明は、インプリント装置およびデバイス製造方法に関する。

インプリント装置は、基板の上のインプリント材と型とを接触させる接触工程、インプリント材を硬化させる硬化工程、および、インプリント材の硬化物と型とを分離する分離工程を経て、基板の上にインプリント材の硬化物からなるパターンを形成しうる。インプリント装置では、基板の形状を制御するために基板の裏面に背圧が印加されうる。特許文献１には、テンプレート（型）および基板の背圧を制御することによってテンプレートと基板との間の横歪みおよび横歪み比を制御することが記載されている。

特許文献２には、ウェハを搬送アームから３本のピンで受け取り、その後、３本のピンまたはウェハホルダを駆動することによってウェハホルダにウェハを載置することが記載されている。３本のピンは、ウェハホルダに設けられた３つの貫通孔を通るように配置されている。

特開２０１５−１９５４０９号公報 特開平７−２８８２７６号公報

分離工程では、インプリント材の硬化物を介して基板の一部分が型の側に引っ張られるので、該一部分が基板チャックから離れるように基板が変形しうる。基板チャックが貫通孔を有すると、基板の一部分が基板チャックから離れるように基板が変形した時に、貫通孔を通して基板チャックと基板との間に空気が進入し、これにより基板の形状が目標形状から乖離しうる。このような現象は、インプリント不良（例えば、パターンの転写不良）を引き起こしうる。

本発明は、インプリント不良（例えば、パターンの転写不良）の発生の低減に有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、基板の上のインプリント材と型とを接触させる工程、前記インプリント材を硬化させる工程および前記インプリント材の硬化物と前記型とを分離する分離工程を含むインプリント処理によって前記基板の上にパターンを形成するインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、前記基板を吸引することによって前記基板をチャックする基板チャックを含む基板保持機構を備え、前記基板チャックは、貫通孔を有し、前記基板保持機構は、前記分離工程において前記基板の裏面と前記基板チャックの上面との間に隙間が形成され、前記隙間と前記貫通孔に起因して前記基板チャックが前記基板を吸引する吸引力が低下することを抑制する。

本発明によれば、インプリント不良（例えば、パターンの転写不良）の発生の低減に有利な技術が提供される。

本発明の第１実施形態のインプリント装置の構成を示す図。 本発明の第１実施形態のインプリント装置によるパターン形成処理の流れを示す図。 基板チャックへの基板の搬送および基板チャックからの基板の搬送を説明するための図。 基板チャックへの基板の搬送および基板チャックからの基板の搬送を説明するための図。 基板チャックへの基板の搬送および基板チャックからの基板の搬送を説明するための図。 基板チャックおよびその周辺の構造を例示する図。 ショットレイアウトと貫通孔との関係を例示する図。 課題を説明するための図。 本発明の第１実施形態のインプリント装置の動作を例示する図。 本発明の第１実施形態のインプリント装置の変形例を示す図。 本発明の第２実施形態のインプリント装置の構成を示す図。 物品製造方法を例示する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。

図１には、本発明の第１実施形態のインプリント装置１００の構成が示されている。インプリント装置１００は、型１０を用いて基板１の上にインプリント材の硬化物からなるパターンを形成するインプリント処理を行う。インプリント材としては、硬化用のエネルギーが与えられることにより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、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物でありうる。これらのうち、光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。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、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に配置されうる。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以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。

本明細書および添付図面では、基板１の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、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または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、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または駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および／または姿勢を制御することを意味する。位置合わせは、基板および型の少なくとも一方の位置および／または姿勢の制御を含みうる。

基板１は、基板駆動機構３によって位置決めされる。基板１は、基板保持機構６０によって保持される。基板保持機構６０は、基板チャック２を含む。基板１は、基板チャック２の上に配置され、基板チャック２によってチャック（保持）される。基板駆動機構３は、基板チャック２を保持するＸＹ可動部４と、ＸＹ可動部４をＹ方向に移動させるＹ可動部５と、ＸＹ可動部４およびＹ可動部５を支持するステージ定盤６とを含みうる。ＸＹ可動部４の上面の上には、基板チャック２が搭載されうる。ＸＹ可動部４は、ガイド面としてのステージ定盤６の上面の上で、ＸＹ可動部４の底部に設けられたエアーガイド７によって浮上した状態に維持される。また、ＸＹ可動部４は、Ｙ可動部５によってガイドされながら、不図示のＸリニアモータによってＸ方向に駆動されうる。該Ｘリニアモータの可動子は、ＸＹ可動部４に設けられ、該Ｘリニアモータの固定子は、Ｙ可動部５に設けられうる。Ｙ可動部５は、エアーガイド８、９を介してステージ定盤６によってガイドされ、Ｙリニアモータ２７によってＹ方向に駆動されうる。インプリント装置１００は、ＸＹ可動部４または基板チャック２のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を計測する不図示の位置センサを備えうる。

型１０は、基板１（インプリント材）に転写すべきパターン（凹凸パターン）を表面に有するパターン部Ｐを有しうる。パターン部Ｐは、例えば、型１０のメサ部に設けられうる。メサ部は、その周辺より（図１では下方に）突出した部分である。型１０は、型チャック１１によってチャック（保持）される。型チャック１１は、型ステージ１２に搭載されうる。型ステージ１２は、型駆動機構１５によって駆動されうる。型駆動機構１５は、例えば、型ステージ１２をＺ方向に駆動して、型チャック１１によって保持された型１０を基板１の上のインプリント材に押し付けたり、基板１の上のインプリント材の硬化物から型１０を引き離したりする機能を有しうる。型駆動機構１５は、更に、型１０の傾きを基板１の表面に合わせて補正する機能を有しうる。型ステージ１２は、例えば、型駆動機構１５を介して支持天板２０によって支持されうる。

インプリント装置１００は、基板１のインプリント材と型１０（のパターン部Ｐ）とが接触した状態で、型１０を介してインプリント材に硬化エネルギー（例えば、紫外光等の光）を照射し、インプリント材を硬化させる硬化部１３を備えている。型チャック１１および型ステージ１２のそれぞれは、硬化部１３からの硬化エネルギーを通過させる開口（不図示）を有しうる。型ステージ１２には、型１０を基板１の上のインプリント材に押し付けた時の押し付け力を検出するためのロードセルが組み込まれうる。また、型ステージ１２には、基板チャック２によって保持された基板１の表面の高さを計測するためのギャップ計測センサ１４が配置されうる。

また、型ステージ１２には、基板１のショット領域と型１０との位置合わせのためのＴＴＭ（スルー・ザ・モールド）アライメント検出系１６が配置されうる。ＴＴＭアライメント検出系１６は、型１０のアライメントマークと、ＸＹ可動部４または基板チャック２に配置された不図示の基準マーク、または基板１に形成されたアライメントマークとの相対位置を検出するための光学系および撮像系を含みうる。ＴＴＭアライメント検出系１６は、基板チャック２によって保持された基板１と、型チャック１１によって保持された型１０とのＸ方向およびＹ方向の位置ずれを検出しうる。

ディスペンサ１７は、インプリント材を基板１の上に供給あるいは配置する。ディスペンサ１７は、例えば、インプリント材を吐出あるいは滴下する１又は複数のノズルを有しうる。ディスペンサ１７は、例えば、ピエゾジェット方式またはマイクロソレノイド方式などの方式で、基板１上に向けて微小な体積のインプリント材を吐出するように構成されうる。基板駆動機構３による基板１の駆動に同期してディスペンサ１７のノズルからインプリント材を吐出することによって、基板１の上の目標位置にインプリント材を配置することができる。ディスペンサ１７は、支持天板２０によって支持されうる。

インプリント装置１００は、オフアクシス検出系１８を備えうる。オフアクシス検出系１８は、支持天板２０に支持されうる。オフアクシス検出系１８は、型１０を介さずに、ＸＹ可動部４または基板チャック２に配置された不図示の基準マーク、または基板１に形成されたアライメントマークを検出するための光学系および撮像系を含みうる。インプリント装置１００において、ＴＴＭアライメント検出系１６によって型１０とＸＹ可動部４または基板チャック２との相対位置を求めることができる。また、オフアクシス検出系１８によってＸＹ可動部４または基板チャック２と基板１との相対位置および相対姿勢を求めることができる。これらの結果から型１０と基板１との位置合わせを行うことができる。また、ＴＴＭアライメント検出系１６によって、基板１のショット領域と型１０のパターン部Ｐとの相対位置および相対姿勢を求めることができる。

インプリント装置１００は、更に、上記の各構成要素を制御する制御部１９を備えうる。制御部１９は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。

図２には、インプリント装置１００によるパターン形成処理の流れが例示的に示されている。このパターン形成処理は、制御部１９によって制御される。工程Ｓ２０１では、不図示の基板搬送機構によって基板チャック２の上に基板１が搬送され、基板１が基板チャック２によってチャック（保持）される。工程Ｓ２０２では、オフアクシス検出系１８によって基板１の複数のショット領域の配列（ショットレイアウト）が計測される。この計測は、基板１の複数のショット領域のち選択されたショット領域のアライメントマークの位置を検出することによってなされうる。

工程Ｓ２０３では、パターン形成対象のショット領域にディスペンサ１７を使ってインプリント材が配置される。工程Ｓ２０４では、工程Ｓ２０２での計測結果に基づいて、基板駆動機構３によってパターン形成対象のショット領域が型１０のパターン部Ｐの下に位置するように基板１が位置決めされる。また、工程Ｓ２０４では、ＴＴＭアライメント検出系１６を使って、パターン形成対象のショット領域と型１０のパターン部Ｐとが更に精密に位置合わせされうる。

工程Ｓ２０５、工程Ｓ２０６、工程Ｓ２０７においてインプリント処理が行われる。インプリント処理は、型１０を用いて基板１の上にインプリント材の硬化物からなるパターンを形成する処理である。まず、工程Ｓ２０５（接触工程）では、パターン形成対象のショット領域の上のインプリント材と型１０（のパターン部Ｐ）とが接触するように型駆動機構１５によって型１０が駆動されうる。このような動作に代えて、パターン形成対象のショット領域の上のインプリント材と型１０のパターン部Ｐとが接触するように基板駆動機構３が基板１を駆動してもよい。あるいは、パターン形成対象のショット領域の上のインプリント材と型１０のパターン部Ｐとが接触するように、型駆動機構１５が型１０を駆動するとともに基板駆動機構３が基板１を駆動してもよい。工程Ｓ２０５（接触工程）では、ＴＴＭアライメント検出系１６を使って、パターン形成対象のショット領域と型１０のパターン部Ｐとが更に精密に位置合わせされてもよい。

工程Ｓ２０６（硬化工程）では、硬化部１３がパターン形成対象のショット領域の上のインプリント材に型１０を介して硬化エネルギーを照射することによってインプリント材が硬化され、インプリント材の硬化物が形成される。工程Ｓ２０７（分離工程）では、パターン形成対象のショット領域の上のインプリント材の硬化物と型１０（のパターン部Ｐ）とが分離するように、型駆動機構１５によって型１０が駆動されうる。このような動作に代えて、パターン形成対象のショット領域の上のインプリント材の硬化物と型１０（のパターン部Ｐ）とが分離するように基板駆動機構３が基板１を駆動してもよい。あるいは、パターン形成対象のショット領域の上のインプリント材の硬化物と型１０のパターン部Ｐとが分離するように、型駆動機構１５が型１０を駆動するとともに基板駆動機構３が基板１を駆動してもよい。

工程Ｓ２０８では、インプリント処理を行うべき他のショット領域があるかどうかが判断され、他のショット領域がある場合には、他のショット領域について工程Ｓ２０３〜Ｓ２０７が実施される。上記の例では、１つのショット領域に対してインプリント材を配置しそのショット領域に対してインプリント処理を行うことが複数のショット領域に対して繰り返される。このような処理に代えて、２以上のショット領域に対して連続的にインプリント材が配置された後にそれらのショット領域に対してインプリント処理が行われてもよい。

以下、図３、図４、図５を参照しながら基板チャック２への基板１の搬送および基板チャック２からの基板１の搬送について説明する。基板チャック２には、基板チャック２のチャック面と基板１との間に間隔を変更するための昇降機構２５が設けられている。昇降機構２５は、例えば、基板１を支持する複数（例えば、３）の支持ピン２４と、支持ピン２４を昇降させる駆動機構２３とを含みうる。このような構成では、複数の支持ピン２４を上昇させた後に複数の支持ピン２４によって基板１が受け取られ、その後、基板１が基板チャック２のチャック面によって支持されるように複数の支持ピン２４を下降させる。このような構成に代えて、昇降機構２５は、基板１を支持する複数（例えば、３）の支持ピンと、基板チャック２を昇降させる駆動機構とを含んでもよい。

一例において、ＸＹ可動部４の内部に空間２２が設けられていて、空間２２に昇降機構２５が配置されている。空間２２は、ＸＹ可動部４の外部空間（大気空間）に連通するように設けられうる。昇降機構２５は、例えば、複数の支持ピン２４を支持する可動部と、該可動部を駆動する駆動機構とを含みうる。昇降機構２５は、該可動部をガイドするガイド機構を含んでもよい。該駆動機構は、例えば、１軸の駆動機構（例えば、モータとボールネジとの込み合わせ、または、エアーシリンダ等）で構成されうる。該ガイド機構は、例えば、１軸のガイド機構（例えば、リニアガイド、または、ボールブッシュ等）で構成されうる。

基板チャック２は、基板１に対向する第１面Ｓ１と、第１面Ｓ１の反対側の第２面Ｓ２と、第１面Ｓ１の側の空間と第２面Ｓ２の側の空間とを連通させる複数（例えば、３）の貫通孔２１とを有しうる。第１面Ｓ１は、基板１をチャックするチャック面を構成する。各貫通孔２１には、支持ピン２４が配置されうる。あるいは、複数の貫通孔２１は、カメラ等のセンサが配置された貫通孔を含んでもよい。これらの貫通孔２１は、基板チャック２が基板１を吸引（真空吸引）する吸引力に変動を生じさせうる。

図３には、基板チャック２が基板１を搬入または搬出するための搬入搬出位置に位置決めされた状態が例示されている。図３に示された状態では、複数の支持ピン２４が複数の貫通孔２１に収容されていて、複数の支持ピン２４の上端は、基板チャック２の上面Ｓ１（チャック面）より低い位置にある。

図４には、複数の支持ピン２４の上に基板１が配置された状態が示されている。このような状態では、複数の支持ピン２４の上端の高さと基板チャック２の上面Ｓ１（チャック面）の高さとの間に相応の高低差が形成される。よって、基板搬送機構が基板１を基板チャック２に搬送する際に、該基板搬送機構は、ハンドによって基板１の下面をチャックして基板１を複数の支持ピン２４の上に置くことができる。また、基板搬送機構が基板１を基板チャック２から他の場所に搬送する際に、該基板搬送機構は、複数の支持ピン２４によって支持された基板１の下にハンドを挿入し、該ハンドによって基板１を受け取ることができる。

図５には、複数の支持ピン２４によって基板１を受け取った後に複数の支持ピン２４を下降させて基板チャック２の第１面Ｓ１（チャック面）で基板１を支持した状態が示されている。また、図５に示された状態は、基板１をインプリント装置１００から搬出するために、基板チャック２が搬入搬出位置に位置決めされた状態でもある。この状態で、図４に示されるように、複数の支持ピン２４を上昇させることによって、複数の支持ピン２４で基板１を支持し、基板搬送機構が基板１を受け取り可能な状態になる。

図６には、基板チャック２およびその周辺の構造が例示されている。基板チャック２の第１面には、基板１を吸引（真空吸引）する吸引力を個別に制御可能な複数の吸引部として、例えば、外溝３１、中溝（第２溝）３２、内溝（第１溝）３３が設けられうる。外溝、中溝、内溝は、外凹部、中凹部、内凹部として読み替えられてもよい。外溝３１の外縁は、外リング土手３４によって規定され、外溝３１の内縁は、中リング土手３５によって規定される。中溝３２の外縁は、中リング土手によって規定され、中溝３２の内縁は、内リング土手３６によって規定される。内溝３３の外縁は、内リング土手３６によって規定される。内溝３３の中には、複数の貫通孔２１をそれぞれ取り囲む複数の分離土手４０が設けられている。分離土手４０は、基板チャック２の上面Ｓ１の上に基板１が配置された状態において、内溝３３の空間と貫通孔２１とを空間的に分離するように機能する。

外溝３１内の空間の圧力は、接続ライン３９を介して圧力制御器（制御器）３０によって制御されうる。中溝３２内の空間の圧力は、接続ライン３８を介して圧力制御器３０によって制御されうる。内溝３３内の空間の圧力は、接続ライン３７を介して圧力制御器３０によって制御されうる。基板チャック２および圧力制御器３０は、基板保持機構６０を構成しうる。基板保持機構６０は、分離工程において基板１の裏面と基板チャック２の上面（第１面Ｓ１）との間に隙間が形成され、該隙間と貫通孔２１に起因して基板チャック２が基板１を吸引する吸引力が低下することを抑制する。

圧力制御器３０は、制御部１９からの指令にしたがって外溝３１内の空間の圧力、中溝３２内の空間の圧力、内溝３３内の空間の圧力を個別に制御するように構成されうる。圧力制御器３０が外溝３１内の空間を減圧（真空吸引）することによって、基板チャック２が基板１の裏面の全域のうち外溝３１に対面する領域を吸引（真空吸引）することができる。圧力制御器３０が中溝３２内の空間を減圧（真空吸引）することによって、基板チャック２が基板１の裏面の全域のうち中溝３２に対面する領域を吸引（真空吸引）することができる。圧力制御器３０が内溝３３内の空間を減圧（真空吸引）することによって、基板チャック２が基板１の裏面の全域のうち内溝３３に対面する領域を吸引（真空吸引）することができる。

図７には、基板１の複数のショット領域５０の配列（ショットレイアウト）が例示されている。太線の各矩形は、ショット領域５０を示している。なお、基板１のエッジの外側の領域を含む矩形は、欠けショット領域を示している。欠けショット領域は、基板１のエッジによってその形状が規定されるショット領域である。

少なくともその一部が内溝３３の上に配置されるショット領域は、貫通孔２１に対する相対位置に応じて、複数の種類に分類されうる。第１種類のショット領域５０は、その中に貫通孔２１が存在しないショット領域、例えば、ショット領域５０ａである。第２種類のショット領域５０は、その中に貫通孔２１が存在するショット領域、例えば、ショット領域５０ｂである。第３種類のショット領域５０は、その中に貫通孔２１の一部が存在するショット領域、例えば、ショット領域５０ｃである。

図８には、ショット領域５０ａ、５０ｂに対するインプリント処理の分離工程において、貫通孔２１に対するショット領域の相対位置を考慮することなく外溝３１、中溝３２、内溝３３の圧力を制御した場合の基板１の形状が模式的に示されている。図８（ａ）には、その中に貫通孔２１が存在しないショット領域５０ａに対するインプリント処理における分離工程（Ｓ２０７）における基板１の形状が模式的に示されている。図８（ｂ）には、その中に貫通孔が存在するショット領域５０ｂに対するインプリント処理における分離工程（Ｓ２０７）における基板１の形状が模式的に示されている。以下の説明において、内溝３３、中溝３２、外溝３１の圧力をＰ１、Ｐ２、Ｐ３とし、いずれも負の値を有するものとする。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の絶対値が小さいことは、内溝３３、中溝３２、外溝３１が基板１を吸引する力が小さいことを意味し、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の絶対値が大きいことは、内溝３３、中溝３２、外溝３１が基板１を吸引（真空吸引）する吸引力が大きいことを意味する。

図８（ａ）に示された例では、ショット領域５０ａに対するインプリント処理の分離工程において、型１０のパターン部Ｐの下に位置する内溝３３の圧力Ｐ１の絶対値が中溝３２、外溝３１の圧力Ｐ２、Ｐ３の絶対値より小さくされている。一例において、Ｐ１＝−１０ｋＰａ、Ｐ２＝Ｐ３＝−７０ｋＰａである。このような制御により、分離工程において、型１０が上方に駆動されることによってショット領域５０ａの部分が上に凸になるように基板１が変形し、インプリント材ＩＭの硬化物で構成されるパターンに生じる歪みや欠陥を低減することができる。

図８（ｂ）に示された例では、ショット領域５０ｂに対するインプリント処理の分離工程におけるＰ１、Ｐ２、Ｐ３が図８（ａ）に示されたショット領域５０ｂに対するインプリント処理の分離工程におけるＰ１、Ｐ２、Ｐ３とそれぞれ等しい。この場合、ショット領域５０ｂの部分が上に凸になるように基板１が変形することによって、基板１の裏面と分離土手４０の上面との間に隙間が形成され、その隙間を通して内溝３３内の空間と、外部空間に連通した空間２２とが連通する。そのため、内溝３３内の空間の圧力Ｐ１の絶対値が小さくなる（つまり、内溝３３が基板１を吸引（真空吸引）する吸引力が小さくなる）。したがって、ショット領域５０ｂの部分における基板１の変形量が目標変形量を越えて大きくなりうる。そのため、インプリント材ＩＭの硬化物で構成されるパターンに生じる歪みや欠陥が増大する可能性がある。また、インプリント材ＩＭの硬化物と型１０のパターン部Ｐとを分離するために必要な型１０の駆動量が目標駆動量よりも大きくなりうる。これは、分離工程に要する時間が長くなりうることを意味する。

以上より、貫通孔２１に近い領域に対するインプリント処理の分離工程では、貫通孔２１から遠い領域に対するインプリント処理の分離工程よりも、基板１を吸引する吸引力を強くする必要があることが分かる。そこで、第１実施形態では、制御部１９は、貫通孔２１に近いショット領域に対するインプリント処理の分離工程では、圧力制御器３０は、貫通孔２１から遠いショット領域に対するインプリント処理の分離工程よりも、基板１を吸引する吸引力を強くする。

図９には、ショット領域５０ａ、５０ｂに対するインプリント処理の分離工程において、貫通孔２１に対するショット領域の相対位置を考慮して外溝３１、中溝３２、内溝３３の圧力を制御した場合の基板１の形状が模式的に示されている。図９（ａ）には、その中に貫通孔が存在しないショット領域５０ａに対するインプリント処理における分離工程（Ｓ２０７）における基板１の形状が模式的に示されている。図９（ｂ）には、その中に貫通孔が存在するショット領域５０ｂに対するインプリント処理における分離工程（Ｓ２０７）における基板１の形状が模式的に示されている。

図９（ａ）に示された例では、ショット領域５０ａに対するインプリント処理の分離工程において、圧力制御器３０は、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を図８（ａ）に示された例におけるＰ１、Ｐ２、Ｐ３とそれぞれ等しい値となるように制御する。一方、図９（ｂ）に示された例では、ショット領域５０ｂに対するインプリント処理の分離工程において、圧力制御器３０は、Ｐ１の絶対値を図８（ｂ）の例におけるＰ１の絶対値よりも大きくする。つまり、図９（ｂ）に示された例では、圧力制御器３０は、図８（ｂ）に示された例よりも、吸引力を大きく設定する。一例において、Ｐ１＝−２０ｋＰａ、Ｐ２＝Ｐ３＝−７０ｋＰａである。これにより、基板１の裏面と分離土手４０の上面との間に形成される隙間を通して内溝３３内の空間と空間２２とが連通したとしても、それによる吸引力の低下が抑えられる。つまり、ショット領域５０ｂの部分における基板１の変形量が目標変形量を越えて大きくなることが抑えられる。したがって、分離工程における基板１の変形量が目標変形量に制御され、インプリント材ＩＭの硬化物で構成されるパターンに生じる歪みや欠陥を低減することができる。また、このような制御により、インプリント材ＩＭの硬化物と型１０のパターン部Ｐとを分離するために必要な型１０の駆動量が目標駆動量よりも大きくなることを抑制し、また、分離工程に要する時間が長くなることを抑制することができる。

上記のような制御に加えて、または、上記のような制御に代えて、図１０に例示的かつ模式的に示されるように、貫通孔２１が配置されている内溝３３の深さを他の溝、即ち中溝３２、外溝３１の深さよりも小さくすることも有効である。ここで、深さは、第１面Ｓ１（チャック面）からの深さである。これにより、内溝３３で規定される容積が小さくなる。このような構成によれば、貫通孔２１から内溝３３に空気が流入したとしても、流入した空気によって生じる圧力抵抗によって貫通孔２１と内溝３３内の空間との間の圧力勾配が高くなり、内溝３３の圧力低下を抑えることができる。これにより、分離工程における吸引力の低下を抑えることができる。例えば、図９（ｂ）の例におけるＰ１が−２０Ｋｐａである場合において、図１０の例では、Ｐ１＝−１５ｋＰａにすることができる。

第３種類のショット領域５０ｃ（貫通孔２１の一部が存在するショット領域）の変形量は、同一条件で吸引を行った場合、分離工程における変形量が第１種類のショット領域５０ａの変形量と第２種類のショット領域５０ｂの変形量との間の変形量になりうる。よって、ショット領域５０ｃに対するインプリント処理の分離工程におけるＰ１は、ショット領域５０ａに対するインプリント処理の分離工程におけるＰ１とショット領域５０ｂに対するインプリント処理の分離工程におけるＰ１との間の値に設定されうる。

また、分離工程において基板１の裏面と基板チャック２の第１面Ｓ１との間に基板１の変形による隙間が生じうるショット領域については、それを考慮して基板チャック２（内溝３３）による吸引力（圧力）が決定されうる。

分離工程における基板１の変形による吸引力の低下は、基板１の裏面と基板チャック２の第１面Ｓ１との隙間の大きさに依存し、また、その隙間は、ショット領域が貫通孔２１から離れるほど小さくなる。したがって、圧力制御器３０は、貫通孔２１からのパターン形成対象のショット領域の距離に応じて基板チャック２（内溝３３）による吸引力（内溝３３の圧力Ｐ１）を設定しうる。より具体的には、圧力制御器３０は、貫通孔２１からのパターン形成対象のショット領域の距離が近いほど、基板チャック２（内溝３３）による吸引力（内溝３３の圧力Ｐ１の絶対値）を大きく設定しうる。

上記の例では、各貫通孔２１の周りに１つの分離土手４０が配置されているが、各貫通孔２１の周りに複数の分離土手４０が同心円状に配置されてもよい。これは、貫通孔２１から内溝３３への空気の流入を低減するために有利である。この場合において、最も内側の分離土手４０の上面は、外リング土手３４、中リング土手３５、内リング土手３６の上面（即ち第１面Ｓ１）と同じ高さとし、外側の分離土手４０の上面は、第１面Ｓ１より低くしてもよい。これは、貫通孔２１から内溝３３への空気の流入を抑えつつ、外側の分離土手４０の上面への異物の付着によって基板１が変形することを防止するために有利である。

上記の例では、基板チャック２のチャック領域が外溝３１、中溝３２、内溝３３の３つエリアに分割されているが、チャック領域が１つの領域で構成されてもよい。また、基板チャック２のチャック領域が４以上の領域で構成されてもよい。

上記の例では、複数の貫通孔２１が支持ピン２４のために設けられているが、複数の貫通孔２１は、基板チャック２の下方に設けられたカメラ等のセンサのために用いられる貫通孔であってもよい。このようなセンサのための貫通孔も、内溝３３による基板１の吸引力を低下させるように作用しうる。カメラは、例えば、基板１の裏面に設けられたマークを検出するために使用されうる。センサは、例えば、温度センサ等であってもよい。

図１１を参照しながら本発明の第２実施形態のインプリント装置１００について説明する。図１１では、インプリント装置１００の一部分の構成のみが示されている。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態では、各貫通孔２１は、第１貫通孔２１１と、第１貫通孔２１１より径が細く、第１貫通孔２１１と空間２２との間に配置された第２貫通孔２１２とを含む。図１１の例では、第１貫通孔２１１は基板チャック２に設けられ、第２貫通孔２１２はＸＹ可動部４に設けられ、第１貫通孔２１１と第２貫通孔２１２との境界がＸＹ可動部４の上面によって構成されている。このような構成は、貫通孔２１の形成のための加工が容易な点で優れている。ただし、第１貫通孔２１１と第２貫通孔２１２との境界は、基板チャック２の中またはＸＹ可動部４の中に存在してもよい。貫通孔２１の少なくとも一部は、基板チャック２に設けられている。各支持ピン２４は、第１部分３４１と、第１部分３４１より径が細く、第１部分と駆動機構２３との間に配置された第２部分３４２とを含む。

支持ピン２４が最下端まで降下した状態で、支持ピン２４の第１部分３４１が、第１貫通孔２１１と第２貫通孔２１２との境界に存在する段差（図１１の例では、ＸＹ可動部４の上面）によって支持される。これにより、第１貫通孔２１１と空間２２とが支持ピン２４によって空間的に分離されうる。第１部分３４１の下端と第２貫通孔２１２の上端との間には、Ｏリング等のシール部材が配置されてもよい。また、第１貫通孔２１１には、接続ライン３７または他の接続ラインが接続され、これによって第１貫通孔２１１の圧力が圧力制御器３０によって制御されてもよい。

第２実施形態によれば、ショット領域５０ｂ、５０ｃに対するインプリント処理における分離工程において、内溝３３の圧力（負の値）の絶対値が低下しにくいので、第１実施形態と同様の効果が得られる。第２実施形態は、第１実施形態における圧力制御器３０による圧力制御と組み合わせて利用されてもよい。

インプリント装置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、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記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等が行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、インプリント装置によって基板にパターンを形成し、該パターンが形成された基板を処理し、該処理が行われた基板から物品を製造する物品製造方法について説明する。図１２（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚ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３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図１２（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚ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３ｚに向け、対向させる。図１２（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１と型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚ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型４ｚを介して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１２（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚ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、型の凹部が硬化物の凸部に、型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３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図１２（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２ｚ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５ｚとなる。図１２（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２ｚの表面に溝５ｚ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、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

１００：インプリント装置、１：基板、２：基板チャック、１０：型、３１：外溝、３２：中溝、３３：内溝、４０：分離土手、６０：基板保持機構

Claims (17)

1. 基板の上のインプリント材と型とを接触させる工程、前記インプリント材を硬化させる工程および前記インプリント材の硬化物と前記型とを分離する分離工程を含むインプリント処理によって前記基板の上にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記基板を吸引することによって前記基板をチャックする基板チャックを含む基板保持機構を備え、
   前記基板チャックは、貫通孔を有し、
   前記基板保持機構は、前記分離工程において前記基板の裏面と前記基板チャックの上面との間に隙間が形成され、前記隙間と前記貫通孔に起因して前記基板チャックが前記基板を吸引する吸引力が低下することを抑制する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記基板保持機構は、前記基板チャックが前記基板を吸引する吸引力を制御する制御器を含み、
   前記基板は、第１ショット領域と、前記第１ショット領域よりも前記貫通孔から遠い第２ショット領域とを含み、
   前記制御器は、前記第１ショット領域に対する前記インプリント処理の前記分離工程における前記吸引力を前記第２ショット領域に対する前記インプリント処理の前記分離工程における前記吸引力よりも強くする、
   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. 前記基板チャックは、吸引力を個別に制御可能な複数の溝を有し、前記複数の溝は、前記貫通孔が設けられた第１溝と、前記貫通孔が設けられていない第２溝とを含み、
   前記第１ショット領域および前記第２ショット領域は、前記第１溝の上に配置される、
   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. 前記第１溝の深さは、前記第２溝の深さより小さい、
   ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
5. 前記基板チャックは、前記貫通孔を取り囲む土手を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記基板チャックは、前記貫通孔を取り囲むように同心円状に配置された複数の土手を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記複数の土手は、最も内側に配置された第１土手と、前記第１土手の外側に配置された第２土手とを有し、前記第２土手の上面の高さは、前記第１土手の上面の高さより低い、
   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. 前記基板保持機構は、前記貫通孔に挿入された支持ピンと、前記支持ピンを昇降させる駆動機構とを更に含み、
   前記支持ピンは、前記貫通孔から突出した状態で前記基板を支持し、前記貫通孔から突出しない状態で前記基板を支持しない、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記支持ピンが降下した状態で前記基板チャックの前記上面の側の空間と前記基板チャックの下面の側の空間とが分離される、
   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. 前記基板チャックの前記上面の側の空間と前記基板チャックの前記下面の側の空間とが分離されることによって、前記分離工程において前記隙間が形成されることに起因して前記吸引力が低下することが抑制される、
    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. 前記貫通孔は、第１貫通孔と、前記第１貫通孔より細く前記第１貫通孔と前記基板チャックの前記下面の側の空間との間に配置された第２貫通孔とを含み、
    前記支持ピンは、第１部分と、前記第１部分より径が細く前記第１部分と前記駆動機構との間に配置された第２部分とを含む、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のインプリント装置。
12. 前記支持ピンが最下端まで降下した状態で、前記第１部分が、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との境界に存在する段差によって支持される、
    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. 前記第１部分の下端と前記第２貫通孔の上端との間にシール部材が配置されている、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のインプリント装置。
14. 前記第１貫通孔に連通した接続ラインを介して前記第１貫通孔の圧力を制御することによって、前記分離工程において前記隙間が形成されることに起因して前記吸引力が低下することが抑制される、
    ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
15. 基板の上のインプリント材と型とを接触させる工程、前記インプリント材を硬化させる工程および前記インプリント材の硬化物と前記型とを分離する分離工程を含むインプリント処理によって前記基板の上にパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記基板を吸引することによって前記基板をチャックする基板チャックと、
    前記基板チャックによって前記基板を吸引する吸引力を制御する制御器と、を備え、
    前記基板チャックは、貫通孔を有し、
    前記基板は、第１ショット領域と、前記第１ショット領域よりも前記貫通孔から遠い位置に配置された第２ショット領域とを含み、
    前記制御器は、前記第１ショット領域に対する前記インプリント処理の前記分離工程において前記基板チャックが前記第１ショット領域を吸引する吸引力を前記第２ショット領域に対する前記インプリント処理の前記分離工程において前記基板チャックが前記第２ショット領域を吸引する吸引力よりも強くする、
    ことを特徴とするインプリント装置。
16. 基板の上のインプリント材と型とを接触させる工程、前記インプリント材を硬化させる工程および前記インプリント材の硬化物と前記型とを分離する分離工程を含むインプリント処理によって前記基板の上にパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記基板を吸引することによって前記基板をチャックする基板チャックを含む基板保持機構を備え、
    前記基板チャックは、貫通孔を有し、
    前記基板保持機構は、前記貫通孔に挿入された支持ピンと、前記支持ピンを昇降させる駆動機構とを更に含み、前記支持ピンが前記貫通孔から突出した状態で前記支持ピンが前記基板を支持し、前記貫通孔から突出しない状態で前記支持ピンが前記基板を支持しないように構成され、
    前記貫通孔は、第１貫通孔と、前記第１貫通孔より細く前記第１貫通孔と前記基板チャックの下面の側の空間との間に配置された第２貫通孔とを含み、
    前記支持ピンは、第１部分と、前記第１部分より径が細く前記第１部分と前記駆動機構との間に配置された第２部分とを含む、
    ことを特徴とするインプリント装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のインプリント装置により基板の上に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前記基板を加工する工程と、
    を含み、前記加工が行われた前記基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。

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