JP2021048192A - インプリント装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント材のパターンを形成するのに有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】型を用いて基板上にインプリント材の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装置であって、前記型の周囲に配置され、前記型と前記基板との間の空間を取り囲む気流を形成する形成部と、未硬化のインプリント材が供給された前記基板上の複数のショット領域に対して前記インプリント処理を連続的に行う際に、前記形成部を制御する制御部と、を有し、前記形成部は、前記気流を形成するための気体を前記型の側から前記基板の側に向けて吹き出す吹出口をそれぞれが含み、互いに独立した第１形成部及び第２形成部を有し、前記第１形成部及び前記第２形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含むことを特徴とするインプリント装置を提供する。【選択図】図１

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。

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て、基板上のインプリント材を型（モールド）で成形して、型に形成された微細な凹凸パターンを基板上に形成する微細加工技術が注目されている。かかる微細加工技術は、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パターン（構造体）を形成することができる。

インプリント技術では、インプリント材の硬化法の１つとして光硬化法がある。光硬化法は、基板上のショット領域に供給されたインプリント材と型とを接触させた状態で光を照射して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インプリント材のパターンを基板上に形成する。

インプリント技術を採用したインプリント装置では、型と基板上のインプリント材とを接触させる際に、型と基板との間の空間にパーティクルが存在すると、型や基板が破損したり、基板上に欠陥を有するパターンが形成されたりしてしまう。従って、クリーンドライエアなどの気体で型と基板との間の空間を遮蔽する（取り囲む）気流（エアカーテン）を形成し、かかる空間にパーティクルが侵入することを防止している。

エアカーテンは、一般的に、基板上にインプリント材を供給する位置と、型を基板上のインプリント材に接触させる位置との間に形成される。そのため、基板上に供給されたインプリント材がエアカーテンを通過する際に、かかるインプリント材が揮発する可能性がある。そこで、基板上のインプリント材がエアカーテンを通過する際には、エアカーテンを形成する気体の流量を少なくすることで、基板上のインプリント材の揮発を抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。

また、インプリント装置においては、その生産性を向上させる技術として、基板上の複数のショット領域に一度にインプリント材を供給し、かかる複数のショット領域に対して連続的にインプリント処理を行う技術が知られている。

特開２０１６−２０１４８５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、インプリント材が供給された基板上の複数のショット領域に対して連続的にインプリント処理を行う場合、以下のような課題が生じ、インプリント材のパターンを基板上に形成するのに不利となる。例えば、あるショット領域に対してインプリント処理を行っている間に、他のショット領域に供給された未硬化のインプリント材がエアカーテンに曝されて局所的に揮発してしまう。また、エアカーテンを形成する気体の流量を少なくすることで、型と基板との間の空間にパーティクルが侵入する可能性が高くなってしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、インプリント材のパターンを形成するのに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。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのインプリント装置は、型を用いて基板上にインプリント材の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装置であって、前記型の周囲に配置され、前記型と前記基板との間の空間を取り囲む気流を形成する形成部と、未硬化のインプリント材が供給された前記基板上の複数のショット領域に対して前記インプリント処理を連続的に行う際に、前記形成部を制御する制御部と、を有し、前記形成部は、前記気流を形成するための気体を前記型の側から前記基板の側に向けて吹き出す吹出口をそれぞれが含み、互いに独立した第１形成部及び第２形成部を有し、前記第１形成部及び前記第２形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含むことを特徴とする。

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、インプリント材のパターンを形成す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。 インプリント処理の順番を説明するための図である。 基板上のショット領域と形成部との位置関係を示す図である。 形成部の構成や形状を説明するための図である。 形成部の形状の一例を示す図である。 第１形成部及び第２形成部の断面を示す図である。 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。 インプリント処理の順番を説明するための図である。 基板上のショット領域と形成部との位置関係を示す図である。 形成部の構成や形状を説明するための図である。 物品の製造方法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

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、型を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を行うリソグラフィ装置である。インプリント装置１００は、基板上の供給（配置）された未硬化の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（スピンコート法）やスリットコーター（スリットコート法）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。

本明細書及び添付図面では、基板１の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系で方向を示す。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軸、θＹ軸、θＺ軸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。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の座標に基づいて特定される情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸及びθＺ軸の値で特定される情報である。位置決めは、位置及び／又は姿勢を制御することを意味する。

インプリント装置１００は、基板１を保持して移動する基板ステージ１０と、型２を保持して移動するヘッド２０と、基板上（の複数のショット領域）に未硬化のインプリント材を供給する供給部３０とを有する。また、インプリント装置１００は、形状補正部２１と、照射部４０と、形成部５０と、制御部６０とを有する。

基板ステージ１０及びヘッド２０は、基板１と型２との相対位置が調整されるように、基板１及び型２の少なくとも一方を移動させる相対移動機構を構成する。かかる相対移動機構による基板１と型２との相対位置の調整は、基板上のインプリント材と型２との接触（押し付け）のための駆動、及び、基板上の硬化したインプリント材からの分離（引き離し）のための駆動を含む。また、相対移動機構による基板１と型２との相対位置の調整は、基板１と型２との位置合わせを含む。基板ステージ１０は、基板１を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸及びθＺ軸の６軸）に関して駆動するように構成されている。ヘッド２０は、型２を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸及びθＺ軸の６軸）に関して駆動するように構成されている。

供給部３０は、例えば、基板上の各ショット領域に対してインプリント材を吐出するディスペンサを含む。供給部３０には、インプリント材が貯められたタンク（不図示）から配管（不図示）を介してインプリント材が供給される。供給部３０から基板上に供給されなかったインプリント材は、配管を介してタンクに回収される。また、供給部３０は、インプリント材を貯めたタンクとインプリント材を基板上に吐出するノズルとが一体となったカートリッジタイプであってもよい。

形状補正部２１は、ヘッド２０を保持した型２の形状（倍率）を補正する機能を有する。形状補正部２１は、例えば、型２の側面に対して、型２のパターン面（パターンが形成された面）に平行な方向に力を加える（加圧する）ことで型２を変形させる複数のフィンガを含む。

照射部４０は、基板上のインプリント材を硬化させる際に、型２を介して、即ち、基板上のインプリント材と型２とを接触させた状態で、インプリント材に光を照射する。照射部４０は、例えば、光源（不図示）と、かかる光源からの光をインプリント材の硬化に適した光に調整する光学系（不図示）とを含む。

形成部５０は、型２の周囲に配置され、型２と基板１との間の空間を取り囲む気流、所謂、エアカーテンを形成する。形成部５０は、本実施形態では、互いに独立して構成された第１形成部５１０及び第２形成部５２０を有する。第１形成部５１０は、エアカーテン（気流）を形成するための気体を型２の側から基板１の側に向けて（即ち、−Ｚ方向）吹き出す吹出口５１０ａを含む。同様に、第２形成部５２０は、エアカーテンを形成するための気体を型２の側から基板１の側に向けて吹き出す吹出口５２０ａを含む。第１形成部５１０及び第２形成部５２０から吹き出す気体は、例えば、クリーンドライエアなどを含む。

制御部６０は、ＣＰＵやメモリなどを含む情報処理装置（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してインプリント装置１００を動作させる。制御部６０は、インプリント処理やインプリント処理に関連する処理を制御する。また、制御部６０は、本実施形態では、未硬化のインプリント材が供給された基板上の複数のショット領域に対してインプリント処理を連続的に行う際に、形成部５０を制御する。具体的には、制御部６０は、第１形成部５１０に設けられた吹出口５１０ａから吹き出される気体の流量と第２形成部５２０に設けられた吹出口５２０ａから吹き出される気体の流量とを個別に制御する。なお、本実施形態では、第１形成部５１０及び第２形成部５２０に対して１つの制御部６０を設けているが、第１形成部５１０及び第２形成部５２０のそれぞれに対して個別に制御部を設けてもよい。

インプリント装置１００におけるインプリント処理について説明する。まず、供給部３０の下（インプリント材の供給位置）で基板１を保持した基板ステージ１０を往復移動させながら、ドロップレシピに従って供給部３０からインプリント材を吐出し、基板上のショット領域に未硬化のインプリント材を供給する。本実施形態では、供給部３０は、基板上の複数のショット領域（少なくとも２つ以上のショット領域）に一度に未硬化のインプリント材を供給する。以下、未硬化のインプリント材が供給され、インプリント処理が行われるショット領域を対象ショット領域と称する。ここで、ショット領域は、型２のパターン領域（パターンが形成された領域）に対応する領域である。

基板上の複数のショット領域に未硬化のインプリント材を供給したら、基板１を保持した基板ステージ１０をヘッド２０に保持された型２の下（押印位置）に移動させる。基板上の対象ショット領域が押印位置に位置決めされたら、対象ショット領域に供給された未硬化のインプリント材と型２とを接触させる処理を開始する。この際、制御部６０は、対象ショット領域（少なくとも１つのショット領域）と型２とが対向する状態で、第１形成部５１０及び第２形成部５２０のうちの一方の形成部の下に未硬化のインプリント材が存在するか否かを判定する。換言すれば、第１形成部５１０に設けられた吹出口５１０ａ、或いは、第２形成部５２０に設けられた吹出口５２０ａが未硬化のインプリント材の上に位置しているか否かを判定する。第１形成部５１０及び第２形成部５２０のうちの一方の形成部の下に未硬化のインプリント材が存在する場合、制御部６０は、かかる一方の形成部に設けられた吹出口から吹き出される気体の流量を減らすように、形成部５０を制御する。例えば、一方の形成部に設けられた吹出口から吹き出される気体の流量が、下に未硬化のインプリント材が存在しない場合に吹出口から吹き出される気体の流量（第１流量）よりも少ない流量（第２流量）となるように、形成部５０を制御する。この際、型２と基板１との間の空間の気圧（状況）に変動を与えないように、第１形成部５１０及び第２形成部５２０のうちの他方の形成部（下に未硬化のインプリント材が存在しない形成部）に設けられた吹出口から吹き出される気体の流量を増やすとよい。具体的には、第１形成部５１０に設けられた吹出口５１０ａから吹き出される気体の流量と第２形成部５２０に設けられた吹出口５２０ａから吹き出される気体の流量との総和が常に一定となるように、形成部５０を制御する。換言すれば、一方の形成部に設けられた吹出口から吹き出される気体の流量の減少を、他方の形成部に設けられた吹出口から吹き出される気体の流量の増加で補償する。これにより、下に未硬化のインプリント材が存在する形成部に設けられた吹出口から吹き出される気体の流量を減らしながらも、エアカーテンを形成する気体の流量の減少を抑え、型２と基板１との間の空間にパーティクルが侵入することを抑制することができる。

また、基板上に供給されるインプリント材が高い揮発性を有している場合もある。この場合、基板ステージ１０が停止して、ヘッド２０が基板上の未硬化のインプリント材と型２とを接触させるための移動を開始する時点で、下に未硬化のインプリント材が存在する形成部に設けられた吹出口から吹き出される気体の流量をゼロにしてもよい。

また、基板ステージ１０を供給位置から押印位置に移動させる過程で、基板上に供給された未硬化のインプリント材が第１形成部５１０及び第２形成部５２０のうちの一方の形成部の下を通過する場合がある。この場合、基板ステージ１０を押印位置に位置させるための移動を開始する時点で、かかる一方の形成部（未硬化のインプリント材が下を通過する形成部）に設けられた吹出口から吹き出される気体の流量を減らしてもよい。

基板上の対象ショット領域に供給された未硬化のインプリン材と型２とを接触させる際には、型２（のパターン）が所定の形状となるように、形状補正部２１によって型２の形状を補正するとよい。基板上の対象ショット領域に供給された未硬化のインプリント材と型２とを接触させたら、かかる状態で照射部４０から光を照射し、型２を介してインプリント材を硬化させる。次いで、対象ショット領域上の硬化したインプリント材から型２を引き離す。これにより、基板上の対象ショット領域にインプリント材のパターンが形成される。

基板上の硬化したインプリント材から型２を引き離したら、基板１を保持した基板ステージ１０を移動させて、基板上の次の対象ショット領域を押印位置に位置決めする。基板上の次の対象ショット領域が押印位置に位置決めされたら、次の対象ショット領域に供給された未硬化のインプリント材と型２とを接触させる処理を開始する。この際、制御部６０は、次の対象ショット領域と型２とが対向する状態で、第１形成部５１０及び第２形成部５２０のうちの一方の形成部の下に未硬化のインプリント材が存在するか否かを再度判定する。第１形成部５１０及び第２形成部５２０のうちの一方の形成部の下に未硬化のインプリント材が存在する場合、制御部６０は、かかる一方の形成部に設けられた吹出口から吹き出される気体の流量を第２流量で維持する。一方、第１形成部５１０及び第２形成部５２０のうちの一方の形成部の下に未硬化のインプリント材が存在しない場合、制御部６０は、かかる一方の形成部に設けられた吹出口から吹き出される気体の流量を第２流量から第１流量に戻す。

このような一連の動作は、供給部３０から一度に未硬化のインプリント材を供給した複数のショット領域の全てに対してインプリント処理を行うまで繰り返される。そして、基板上の全てのショット領域に対するインプリント処理が終了したら、インプリント装置１００から基板１を搬出する。

図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）及び図２（ｄ）は、インプリント装置１００におけるインプリント処理の順番を説明するための図であって、基板上の複数のショット領域に対してインプリント処理が連続的に行われる様子を示している。図２（ａ）は、基板上に未硬化のインプリント材を供給する前の状態の基板１を示している。図２（ａ）において、ショット領域３３は、インプリント処理を経てインプリント材のパターンが形成されたショット領域を示している。図２（ｂ）は、基板上の複数のショット領域３１にインプリント材が供給された後の状態の基板１を示している。本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、インプリント材のパターンが形成されたショット領域３３に対して＋Ｙ側に配列された複数のショット領域３１に、一度に未硬化のインプリント材を供給する。また、図２（ｂ）では、Ｘ方向の１つの列に含まれる全てのショット領域３１に未硬化のインプリント材を供給しているが、例えば、ショット領域を１つとばしながら未硬化のインプリント材を供給してもよい。図２（ｃ）は、基板上の複数のショット領域３１のうち、１つのショット領域３２にインプリント処理を行っている状態の基板１を示している。型２は、ショット領域３２に供給されたインプリント材を介して基板１に押し付けられる。ここれにより、ショット領域３２に供給されたインプリント材が型２で成形される。図２（ｄ）は、基板上の複数のショット領域３１のうち、ショット領域３２に隣接するショット領域３４にインプリント処理を行っている状態の基板１を示している。ショット領域３２に続いてショット領域３４にインプリント処理を行うため、ショット領域３４が押印位置に位置するように、基板１を保持した基板ステージ１０を移動させる。本実施形態では、インプリント処理の順番を、−Ｙ側のショット領域から＋Ｙ側のショット領域、且つ、＋Ｘ側のショット領域から−Ｘ側のショット領域となるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、インプリント処理の順番を、＋Ｙ側のショット領域から−Ｙ側のショット領域、且つ、−Ｘ側のショット領域から＋Ｘ側のショット領域となるようにしてもよい。インプリント処理の順番は、インプリント装置１００の生産性や構成を考慮して任意に選択することができる。

図３は、本実施形態のインプリント処理における基板上のショット領域と形成部５０、即ち、第１形成部５１０及び第２形成部５２０との位置関係を示す図である。第１形成部５１０は、図３に示すように、ＸＹ平面内（型２のパターン面と平行な面内）において、型２に対して一部分が開口した開口ＯＰを含むように、型２を取り囲む形状から一部分が欠けた形状を有する。第２形成部５２０は、図３に示すように、ＸＹ平面内において、開口ＯＰをカバーする形状を有する。また、第１形成部５１０には、その基板側の面の全面にわたって吹出口５１０ａが設けられ、第２形成部５２０には、その基板側の面の全面にわたって吹出口５２０ａが設けられている。

図３を参照するに、例えば、基板上のショット領域３２に対してインプリント処理を行う場合、第２形成部５２０が未硬化のインプリント材の上に配置される。換言すれば、基板上のショット領域３２と型２とが対向する状態では、第２形成部５２０の下にショット領域３１に供給された未硬化のインプリント材が存在する。従って、ショット領域３１に供給された未硬化のインプリント材は、インプリント処理を開始してから終了するまでの間、第２形成部５２０に設けられた吹出口５２０ａから吹き出された気体に曝されるため、揮発が加速される。そこで、本実施形態では、制御部６０は、上述したように、第２形成部５２０に設けられた吹出口５２０ａから吹き出される気体の流量を減らし（制限し）、ショット領域３１に供給された未硬化のインプリント材の揮発が加速されないようにしている。これにより、ショット領域３１に供給された未硬化のインプリント材の揮発を抑制することができる。なお、気体の流量を減らす目安としては、吹出口から吹き出された気体が未硬化のインプリント材に到達するときの流速が、基板ステージ１０が基板１を保持した状態で移動するときの速度よりも遅くなるようにするとよい。但し、かかる目安は、基板上に供給されるインプリント材の揮発性に依存するため、これに限定されるものではない。

図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）、図４（ｅ）、図４（ｆ）及び図４（ｇ）を参照して、本実施形態における形成部５０の構成や形状について具体的に説明する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、Ｘ方向の１つの列に含まれる複数のショット領域に一度に未硬化のインプリント材を供給して連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図４（ａ）は、複数のショット領域に対して＋Ｘ方向から−Ｘ方向に向かって連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図４（ｂ）は、複数のショット領域に対して−Ｘ方向から＋Ｘ方向に向かって連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、Ｙ方向の１つの列に含まれる複数のショット領域に一度に未硬化のインプリント材を供給して連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図４（ｃ）は、複数のショット領域に対して−Ｙ方向から＋Ｙ方向に向かって連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図４（ｄ）は、複数のショット領域に対して＋Ｙ方向から−Ｙ方向に向かって連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。

図４（ａ）乃至図４（ｄ）を参照するに、形成部５０は、エアカーテンを形成するための気体を吹き出す吹出口をそれぞれが含み、互いに独立した第１形成部５１０及び第２形成部５２０を含む。第１形成部５１０及び第２形成部５２０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間（の中心部）から離れる方向において重なる部分５１１及び５２１を含む。このように、第１形成部５１０及び第２形成部５２０のそれぞれに互いに重なる部分５１１及び５２１を設けることで、型２と基板１との間の空間へのパーティクルの侵入を抑制するのに有利となる。

図４（ｅ）は、Ｘ方向の１つの列に含まれる複数のショット領域に一度に未硬化のインプリント材を供給して連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図４（ｅ）は、複数のショット領域に対して＋Ｘ方向から−Ｘ方向に向かって、及び、複数のショット領域に対して−Ｘ方向から＋Ｘ方向に向かって、連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図４（ｆ）は、Ｙ方向の１つの列に含まれる複数のショット領域に一度に未硬化のインプリント材を供給して連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図４（ｆ）は、複数のショット領域に対して＋Ｙ方向から−Ｙ方向に向かって、及び、複数のショット領域に対して−Ｙ方向から＋Ｙ方向に向かって、連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。

図４（ｅ）及び図４（ｆ）を参照するに、形成部５０は、エアカーテンを形成するための気体を吹き出す吹出口をそれぞれが含み、互いに独立した第１形成部５１０、第２形成部５２０、第３形成部５３０及び第４形成部５４０を含む。第１形成部５１０及び第４形成部５４０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５１２及び５４２を含む。第１形成部５１０及び第２計測部５２０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５１１及び５２１を含む。第２形成部５２０及び第３形成部５３０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５２２及び５３１を含む。第３形成部５３０及び第４形成部５４０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５３２及び５４１を含む。このような構成とすることで、型２と基板１との間の空間へのパーティクルの侵入を抑制するのに有利となる。

また、図４（ｅ）及び図４（ｆ）に示すように、第１形成部５１０と第３形成部５３０とは、型２を挟んで対向して配置され、ＸＹ平面内（型２のパターン面と平行な面内）において、同一形状を有している。第２形成部５２０と第４形成部５４０とは、型２を挟んで対向して配置され、ＸＹ平面内において、同一形状を有している。これにより、図４（ｅ）に示す形成部５０は、＋と−のどちらのＸ方向からのインプリント処理の順番にも対応させることが可能となり、図４（ｆ）に示す形成部５０は、＋と−のどちらのＹ方向からのインプリント処理の順番にも対応させることが可能となる。

図４（ｇ）は、Ｘ方向又はＹ方向の１つの列に含まれる複数のショット領域に一度に未硬化のインプリント材を供給して連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図４（ｇ）を参照するに、形成部５０は、互いに独立した第１形成部５１０、第２形成部５２０、第３形成部５３０、第４形成部５４０、第５形成部５５０、第６形成部５６０、第７形成部５７０及び第８形成部５８０を含む。第１形成部５１０、第２形成部５２０、第３形成部５３０、第４形成部５４０、第５形成部５５０、第６形成部５６０、第７形成部５７０及び第８形成部５８０のそれぞれは、エアカーテンを形成するための気体を吹き出す吹出口を含む。また、第１形成部５１０及び第８形成部５８０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５１３及び５８２を含む。第２形成部５２０及び第３形成部５３０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５２２及び５３１を含む。第３形成部５３０及び第４形成部５４０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５３２及び５４１を含む。第４形成部５４０及び第５形成部５５０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５４２及び５５１を含む。第５形成部５５０及び第６形成部５６０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５５２及び５６１を含む。第６形成部５６０及び第７形成部５７０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５６２及び５７１を含む。第７形成部５７０及び第８形成部５８０のそれぞれは、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５７２及び５８２を含む。このような構成とすることで、型２と基板１との間の空間へのパーティクルの侵入を抑制するのに有利となる。

また、図４（ｇ）に示すように、第１形成部５１０、第３形成部５３０、第５形成部５５０及び第７形成部５７０は、ＸＹ平面内において、同一形状を有している。第２形成部５２０、第４形成部５４０、第６形成部５６０及び第８形成部５８０は、ＸＹ平面内において、同一形状を有している。また、第１形成部５１０と第５形成部５５０とは、型２を挟んで対向して配置され、第２形成部５２０と第６形成部５６０とは、型２を挟んで対向して配置されている。第３形成部５３０と第７形成部５７０とは、型２を挟んで対向して配置され、第４形成部５４０と第８形成部５８０とは、型２を挟んで対向して配置されている。これにより、図４（ｇ）に示す形成部５０は、＋と−のどちらのＸ方向からのインプリント処理の順番にも対応させ、且つ、＋と−のどちらのＹ方向からのインプリント処理の順番にも対応させることが可能となる。

なお、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｅ）、図４（ｆ）及び図４（ｇ）のそれぞれに示す形成部５０の構成や形状は一例である。形成部５０の構成や形状に関しては、基板上の複数のショット領域に一度に未硬化のインプリント材を供給して連続的にインプリント処理を行う際の順番や方向に応じて決定すればよい。

図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、本実施形態における形成部５０の形状、特に、第２形成部５２０の形状の一例を示す図である。図５（ａ）及び図５（ｃ）に示すように、第２形成部５２０は、第１形成部５１０の開口ＯＰに挿入される部分５２５を含んでいてもよい。具体的には、第２形成部５２０は、ＸＹ平面内（型２のパターン面と平行な面内）において、図５（ａ）に示すように、凸形状を有していてもよいし、図５（ｃ）に示すように、Ｈ字形状を有していてもよい。このような構成とすることで、型２と基板１との間の空間へのパーティクルの侵入を物理的に抑制することが可能となる。

但し、第２形成部５２０は、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５２１を含んでいればよく、第１形成部５１０の開口ＯＰに挿入される部分５２５を有することは必ずしも必須な要件ではない。換言すれば、図５（ｂ）及び図５（ｄ）に示すように、第２形成部５２０は、第１形成部５１０の開口ＯＰに挿入される部分を含んでいなくてもよい。具体的には、第２形成部５２０は、ＸＹ平面内（型２のパターン面と平行な面内）において、図５（ｂ）に示すように、Ｉ字形状を有していてもよいし、図５（ｄ）に示すように、台形形状（テーパー形状）を有していてもよい。

形成部５０（第１形成部５１０及び第２形成部５２０）は、エアカーテンを形成することで、型２と基板１との間の空間にパーティクルが侵入することを抑制する性能を維持する必要がある。そこで、第１形成部５１０及び第２形成部５２０のそれぞれは、図４（ａ）乃至図４（ｄ）や図５（ａ）乃至図５（ｄ）に示すように、型２と基板１との間の空間から離れる方向において互いに重なる部分５１１及び５２１を含んでいる。また、第２形成部５２０のＹ方向の長さ（寸法）は、１つのショット領域の長手方向の長さよりも長い。これにより、基板上に供給された未硬化のインプリント材の揮発を抑制することができる。また、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｄ）では、第２形成部５２０は、第１形成部５１０よりも外側に配置されているが、第１形成部５１０よりも内側に配置されていてもよい。

図６は、第１形成部５１０及び第２形成部５２０のＸＺ平面内での断面を示す図である。第１形成部５１０及び第２形成部５２０は、図６に示すように、中空部ＨＬを含む中空部材をベースとし、かかる中空部材に吹出口ＯＬを形成することで構成される。中空部ＨＬは、供給管を介して気体源と接続されており、中空部ＨＬには、気体源から供給される気体、即ち、吹出口ＯＬから吹き出される気体が貯留される。このように、気体を貯留する中空部ＨＬを設けることで、吹出口ＯＬから一様な圧力で気体を吹き出すことが可能となる。但し、図６に示す第１形成部５１０及び第２形成部５２０の構成は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、第１形成部５１０及び第２形成部５２０の全体を多孔質部材で構成してもよいし、中空部材に吹出口ＯＬを形成するのではなく、吹出口ＯＬとして多孔質部材を中空部材に取り付けてもよい。

本実施形態では、ヘッド２０に保持された型２を取り囲むように形成部５０を、例えば、第１形成部５１０及び第２形成部５２０に分割し、各形成部単位で気体の流量を調整することで、型２と基板１との間の空間の気圧の変動を抑制している。また、第１形成部５１０及び第２形成部５２０のそれぞれに、型２と基板１との間の空間から離れる方向において重なる部分５１１及び５２１を設けている。これにより、基板上に供給された未硬化のインプリント材の揮発及び型２と基板１との間の空間へのパーティクルの侵入を抑制することが可能となり、基板上にインプリント材のパターンを高精度に形成することができる。

なお、インプリント装置１００は、図７に示すように、基板上の複数のショット領域に未硬化のインプリント材を供給する供給部３０を有していなくてもよい。換言すれば、未硬化のインプリント材は、例えば、コーターデベロッパーなどの外部装置で基板上の複数のショット領域に供給されてもよい。この場合、インプリント装置１００は、複数のショット領域に未硬化のインプリント材が供給された基板１を搬入するための搬入部７０を有する。搬入部７０は、例えば、未硬化のインプリント材が供給された基板１をインプリント装置１００に搬入するための搬入口や搬入口から搬入される基板１を受け取って基板ステージ１０に渡す受渡機構などを含む。

図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）及び図８（ｄ）は、図７に示すインプリント装置１００におけるインプリント処理の順番を説明するための図である。ここでは、基板上の複数のショット領域に対して、−Ｙ方向から＋Ｙ方向、且つ、＋Ｘ方向から−Ｘ方向にインプリント処理が連続的に行われる様子を示している。図８（ａ）は、基板上に未硬化のインプリント材を供給する前の状態の基板１を示している。基板上の複数のショット領域のうち、１つのショット領域３７にインプリント処理を行う前の状態の基板１を示している。図８（ａ）を参照するに、コーターデベロッパーなどの外部装置によって、基板１の全面に未硬化のインプリント材が供給され、ショット領域３３は、インプリント処理を経てインプリント材のパターンが形成されたショット領域を示している。図８（ａ）に示すように、ショット領域３７にインプリント処理を行うために、ショット領域３７が押印位置に位置するように、基板１を保持した基板ステージ１０を移動させる。図８（ｂ）は、ショット領域３７にインプリント処理を行っている状態の基板１を示している。型２は、ショット領域３７に供給されたインプリント材を介して基板１に押し付けられる。ここれにより、ショット領域３７に供給されたインプリント材が型２で成形される。図８（ｃ）は、ショット領域３７に隣接するショット領域３８にインプリント処理を行う前の状態の基板１を示している。ショット領域３７に続いてショット領域３８にインプリント処理を行うため、ショット領域３８が押印位置に位置するように、基板１を保持した基板ステージ１０を移動させる。図８（ｄ）は、ショット領域３８にインプリント処理を行っている状態の基板１を示している。型２は、ショット領域３８に供給されたインプリント材を介して基板１に押し付けられる。ここれにより、ショット領域３８に供給されたインプリント材が型２で成形される。本実施形態では、インプリント処理の順番を、−Ｙ方向から＋Ｙ方向、且つ、＋Ｘ側から−Ｘ方向となるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、インプリント処理の順番を、＋Ｙ方向から−Ｙ方向、且つ、−Ｘ方向から＋Ｘ方向となるようにしてもよい。インプリント処理の順番は、インプリント装置１００の生産性や構成を考慮して任意に選択することができる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、図７に示すインプリント装置１００のインプリント処理における基板上のショット領域と形成部５０、即ち、第１形成部５１０及び第２形成部５２０との位置関係を示す図である。図９（ａ）は、＋Ｘ方向の端に位置するショット領域３７にインプリント処理を行う際の基板上のショット領域と第１形成部５１０及び第２形成部５２０との位置関係を示している。図９（ｂ）は、＋Ｘ方向の端に位置するショット領域３９にインプリント処理を行う際の基板上のショット領域と第１形成部５１０及び第２形成部５２０との位置関係を示している。図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照するに、基板上のショット領域３７に対してインプリント処理を行う場合、第２形成部５２０が未硬化のインプリント材の上に配置される。換言すれば、基板上のショット領域３７と型２とが対向する状態では、第２形成部５２０の下に基板上に供給された未硬化のインプリント材が存在する。従って、基板上に供給された未硬化のインプリント材は、インプリント処理を開始してから終了するまでの間、第２形成部５２０に設けられた吹出口５２０ａから吹き出された気体に曝されるため、揮発が加速される。そこで、制御部６０は、上述したように、第２形成部５２０に設けられた吹出口５２０ａから吹き出される気体の流量を減らし（制限し）、基板上に供給された未硬化のインプリント材の揮発が加速されないようにしている。これにより、基板上に供給された未硬化のインプリント材の揮発を抑制することができる。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）を参照して、図７に示すインプリント装置１００における形成部５０の構成や形状について説明する。図１０（ａ）乃至図１０（ｄ）に示すように、第１形成部５１０及び第２形成部５２０のそれぞれは、互いに重なる部分５１１及び５１２を含むように、略円環状部材を分割することで構成されている。図１０（ａ）は、基板上の複数のショット領域に対して、−Ｙ方向から＋Ｙ方向、且つ、＋Ｘ方向から−Ｘ方向の順で連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図１０（ｂ）は、基板上の複数のショット領域に対して、＋Ｙ方向から−Ｙ方向、且つ、＋Ｘ方向から−Ｘ方向の順で連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図１０（ｃ）は、基板上の複数のショット領域に対して、＋Ｙ方向から−Ｙ方向、且つ、−Ｘ方向から＋Ｘ方向の順で連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。図１０（ｄ）は、基板上の複数のショット領域に対して、＋Ｙ方向から−Ｙ方向、且つ、＋Ｘ方向から−Ｘ方向の順で連続的にインプリント処理を行う場合に好適な形成部５０の構成を示している。

図７に示すインプリント装置１００も同様に、基板上に供給された未硬化のインプリント材の揮発及び型２と基板１との間の空間へのパーティクルの侵入を抑制することを可能とし、基板上にインプリント材のパターンを高精度に形成することができる。

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１１（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１１（ｂ）に示すように、インプリント用の型を、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１１（ｃ）に示すように、インプリント材が付与された基板と型とを接触させ、圧力を加える。インプリント材は、型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として光を型を介して照射すると、インプリント材は硬化する。

図１１（ｄ）に示すように、インプリント材を硬化させた後、型と基板を引き離すと、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、インプリント材に型の凹凸のパターンが転写されたことになる。

図１１（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１１（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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：インプリント装置 １：基板 ２：型 ５０：形成部 ６０：制御部 ５１０：第１形成部 ５２０：第２形成部 ５１０ａ、５２０ａ：吹出口

Claims (15)

1. 型を用いて基板上にインプリント材の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装置であって、
   前記型の周囲に配置され、前記型と前記基板との間の空間を取り囲む気流を形成する形成部と、
   未硬化のインプリント材が供給された前記基板上の複数のショット領域に対して前記インプリント処理を連続的に行う際に、前記形成部を制御する制御部と、
   を有し、
   前記形成部は、前記気流を形成するための気体を前記型の側から前記基板の側に向けて吹き出す吹出口をそれぞれが含み、互いに独立した第１形成部及び第２形成部を有し、
   前記第１形成部及び前記第２形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含むことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記第１形成部に設けられた吹出口から吹き出される前記気体の流量と前記第２形成部に設けられた吹出口から吹き出される前記気体の流量とを個別に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. 前記制御部は、前記インプリント処理において、前記複数のショット領域のうちの少なくとも１つのショット領域と前記型とが対向する状態で前記第１形成部及び前記第２形成部のうちの一方の形成部の下に未硬化のインプリント材が存在する場合には、前記一方の形成部に設けられた吹出口から吹き出される前記気体の流量が、前記第１形成部及び前記第２形成部の下に未硬化のインプリント材が存在しない場合に前記第１形成部及び前記第２形成部に設けられた吹出口から吹き出される前記気体の第１流量よりも少ない第２流量となるように、前記形成部を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリント装置。
4. 前記制御部は、前記第１形成部に設けられた吹出口から吹き出される前記気体の流量と前記第２形成部に設けられた吹出口から吹き出される前記気体の流量との総和が一定となるように、前記形成部を制御する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. 前記第１形成部は、前記型のパターン面と平行な面内において、前記型に対して一部分が開口した開口を含むように、前記型を取り囲む形状から一部分が欠けた形状を有し、
   前記第２形成部は、前記型のパターン面と平行な面内において、前記開口をカバーする形状を有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記第２形成部は、前記開口に挿入される部分を含むことを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
7. 前記第２形成部は、前記型のパターン面と平行な面内において、凸形状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. 前記第２形成部は、前記型のパターン面と平行な面内において、Ｈ字形状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。
9. 前記第２形成部は、前記型のパターン面と平行な面内において、Ｉ字形状を有することを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
10. 前記第２形成部は、前記型のパターン面と平行な面内において、テーパー形状を有することを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
11. 前記形成部は、前記気流を形成するための気体を前記型の側から前記基板の側に向けて吹き出す吹出口をそれぞれが含み、互いに独立した第３形成部及び第４形成部を有し、
    前記第１形成部及び前記第４形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含み、
    前記第２形成部及び前記第３形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含み、
    前記第３形成部及び前記第４形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
12. 前記第１形成部と前記第３形成部とは、前記型を挟んで配置され、前記型のパターン面と平行な面内において、同一形状を有し、
    前記第２形成部と前記第４形成部とは、前記型を挟んで配置され、前記型のパターン面と平行な面内において、同一形状を有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. 前記形成部は、前記気流を形成するための気体を前記型の側から前記基板の側に向けて吹き出す吹出口をそれぞれが含み、互いに独立した第３形成部、第４形成部、第５形成部、第６形成部、第７形成部及び第８形成部を有し、
    前記第１形成部及び前記第８形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含み、
    前記第２形成部及び前記第３形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含み、
    前記第３形成部及び前記第４形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含み、
    前記第４形成部及び前記第５形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含み、
    前記第５形成部及び前記第６形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含み、
    前記第６形成部及び前記第７形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含み、
    前記第７形成部及び前記第８形成部のそれぞれは、前記空間から離れる方向において重なる部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
14. 前記第１形成部、前記第３形成部、前記第５形成部及び前記第７形成部は、前記型のパターン面と平行な面内において、同一形状を有し、
    前記第２形成部、前記第４形成部、前記第６形成部及び前記第８形成部は、前記型のパターン面と平行な面内において、同一形状を有し、
    前記第１形成部と前記第５形成部とは、前記型を挟んで配置され、
    前記第２形成部と前記第６形成部とは、前記型を挟んで配置され、
    前記第３形成部と前記第７形成部とは、前記型を挟んで配置され、
    前記第４形成部と前記第８形成部とは、前記型を挟んで配置されていることを特徴とする請求項１３に記載のインプリント装置。
15. 請求項１乃至１４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。

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