JP2021061328A - 型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置、成形方法、及び、物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気体の供給量と欠陥の発生を低減する点で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装置であって、基板を保持する基板保持部と、型を保持する型保持部と、型保持部に保持された型と、基板保持部に保持された基板との間の隙間に気体を供給する気体供給部と、気体が供給される隙間を囲むように配置される壁部と、壁部を制御する制御部と、を有し、制御部は、壁部によって囲まれた空間を、基板の表面方向において、基板の中心に向かって狭めるように、壁部の少なくとも一部を基板に垂直な方向に駆動させる。【選択図】図１

Description

型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置、成形方法、及び、物品製造方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの物品を製造する方法として、型（モールド）を用いて基板上のインプリント材（組成物）を成形するインプリント方法が知られている。インプリント技術とは、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微細加工技術である。

特許文献１は、インプリント装置を用いて基板の表面を平坦化する成形技術を開示している。従来、基板の表面を平坦化する成形技術に関しては、既存の塗布装置（スピンコーター）を用いて基板上にインプリント材などの組成物の塗布膜を形成することで基板の表面の段差を平坦化する成形技術が知られている。しかし、このような成形技術は、基板の表面の段差をナノスケールで平坦化するには不十分である。一方、特許文献１に開示された技術は、基板の段差に基づいて光硬化性のインプリント材を供給し、供給されたインプリント材に平坦な表面を有する型を接触させた状態でインプリント材を硬化することで平坦化の精度を向上させるものである。

基板の表面を平坦化させる技術やインプリント技術においては、型と基板上のインプリント材との間に気泡が残留すると、インプリント材が基板全面に十分に広がらずに未充填が発生し、基板上に形成される塗布膜層やパターンの欠陥の原因となりうる。このため、特許文献２では、モールドと基板との間に、可溶性が高いか、拡散性が高いか、あるいは、その両方であるガスを流し込み、基板とモールドとの隙間の空気を置換する技術を開示している。また、特許文献３では、凝縮性気体を用い、凝縮性気体雰囲気中でインプリントを実施し、気体を液化させることで未充填となる領域を最小にする旨の技術を開示している。

特表２０１１−５２９６２６号公報 特開２００７−５０９７６９号公報 特許第３７００００１号公報

型と基板表面のインプリント材等の組成物との間に気泡が残留すると、インプリント材が基板全面に十分に広がらず、インプリント材層の欠陥や基板の凹凸構造へのインプリント材の未充填が生じるおそれがある。しかしながら、平坦化処理を行う成形装置へ特許文献２の技術を適用する際、型と基板との間の容積が、通常のインプリント装置におけるモールドと基板との間の容積より数十倍大きい。このため、空気から気体への置換に時間を要し、必要な気体濃度まで上げづらい。また、特許文献３のように成形装置においても密閉された処理室内の気体雰囲気下で平坦化処理を行う場合、基板交換の度に処理室全体へ気体を再充填することになり、多量の気体を必要とし、運転コストの増大と生産性の低下を招くおそれがある。

本発明は、上記課題を解決し、例えば、気体の供給量と欠陥の発生を低減する点で有利な成形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、型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記型を保持する型保持部と、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隙間に気体を供給する気体供給部と、前記気体が供給される前記隙間を囲むように配置される壁部と、前記壁部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記壁部によって囲まれた空間を、前記基板の表面方向において、前記基板の中心に向かって狭めるように、前記壁部の少なくとも一部を前記基板に垂直な方向に駆動させることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、気体の供給量と欠陥の発生を低減する点で有利な成形装置を提供することができる。

第１実施形態に係る成形装置１００の構成の一部を示す概略図である。 第１実施形態に係る成形処理を説明する図である。 第１実施形態に係るヘッドを下（−Ｚ方向）から見た平面図である。 第１実施形態に係る型保持部の断面図である。 第１実施形態に係る隙間へ気体を充填する処理を説明する図である。 第１実施形態に係る成形処理の一例を示すフロー図である。 第２実施形態に係る型保持部の断面図である 第３実施形態に係る隙間へ気体を充填する処理を説明する図である 第４実施形態に係る基板保持部の断面図である

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。
＜第１実施形態＞

図１は、第１実施形態に係る成形装置１００の構成の一部を示す概略図である。ここでは、水平面をＸＹ平面とし、鉛直方向をＺ軸方向とするようにＸＹＺ座標系が定義されている。成形装置１００は、型（モールド、テンプレート）を用いて基板上のインプリント材（組成物、成形可能材料）を成形する装置（所謂、インプリント装置）で具現化され、本実施形態では、基板上のインプリント材を平坦化する平坦化装置である。平坦化装置は、基板上のインプリント材と型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インプリント材の平坦面を形成する。

成形装置１００は、インプリント材としての光硬化性組成物を成形する。硬化性組成物は、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）である。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。ここでは、硬化用のエネルギーとして紫外線を用いる装置の例で説明するが、これに限られない。

また、本実施形態では、基板Ｗとして半導体製造において典型的に使用される基板を用いた例で説明するがこれに限られない。典型的な基板は、直径３００ｍｍあるいは２００ｍｍの円形の外周形状を有する。基板の材料としては、例えば、シリコン、ガラス、セラミックス、金属、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、シリコン基板、化合物半導体基板、石英ガラスである。

また、型ＳＳは、例えば、円形又は四角形の外形を有し、基板上のインプリント材に接触して基板Ｗの表面形状に倣う平面部１１を含む。平面部１１は、基板Ｗと同じ大きさ、又は、基板Ｗよりも大きい大きさを有する。本実施形態では、型ＳＳは、基板Ｗと同サイズの円形の外周形状を有する型の例で説明する。

図１に示す成形装置１００は、成形処理部１０１を有する。成形処理部１０１は、基板Ｗを保持して移動するステージ（支持台）１と、型ＳＳを保持して上下駆動するヘッド５２と、照射部７０と、観察部７１、制御部８０とを有する。

観察部７１は、基板上のインプリント材と型ＳＳとの接触状態、基板上のインプリント材の型ＳＳへの充填状態、基板上のインプリント材からの型ＳＳの分離状態を、画像情報として観察することが可能である。観察部７１で基板Ｗ上のインプリント材ＭＬを観察しながら、型ＳＳをインプリント材ＭＬへ接触させ、この状態でインプリント材ＭＬに照射部７０から光を照射し、インプリント材ＭＬを硬化させる。

型ＳＳは平坦な表面（平面部１１）を有しているため、硬化後に型ＳＳを上方に移動させると、硬化されたインプリント材ＭＬの表面には型ＳＳの表面に応じた面が形成される。このようにして、インプリント材を成形する。

ステージ１は、基板Ｗを保持するための基板保持部１０を支持する支持台である。ステージ１は、例えば、リニアモータやエアシリンダなどを含み、少なくともＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する。ステージ１は、２軸以上の方向（例えば、６軸方向）に駆動する機能を有していてもよい。また、ステージ１は、例えば、回転機構を含み、Ｚ軸方向に平行な軸周りに回転可能であっても良い。ステージ１は、基板Ｗを基板保持部１０に保持させた状態で、ベースＢＳ上を移動可能である。基板Ｗを基板保持部１０上に搬入または搬出する際に、ヘッド５２の下方から離れた位置にステージ１を移動させることで、搬送ハンド（不図示）とヘッド５２との干渉（物理的接触）の回避が容易となる。また、基板Ｗ上のインプリント材ＭＬと型ＳＳとを接触させる前にステージ１を微小量で移動させることで、型ＳＳと基板Ｗとの相対位置を微調整することができる。ステージを駆動する機構については公知の技術を適用しうる。

基板保持部１０は、ステージ１に締結あるいは吸着により固定される。基板保持部１０は基板Ｗを保持する保持面を有する。基板保持部１０による基板Ｗの保持方式として、真空吸着方式、静電吸着方式などの公知の技術を適用しうる。真空吸着方式の場合には、基板保持部１０の表面に形成された溝と負圧発生装置と連通させ、基板Ｗが保持面に載置された状態で溝の内部を負圧にすることで基板Ｗを保持することができる。基板保持部１０には、基板Ｗを搬入および搬出する際にピンを保持面から突出させるための孔が形成されていてもよい。ピンを上下に駆動する機構を用いてピンを保持面から突出させることで、保持面から離間させた状態でピンに支持された基板Ｗを搬送ハンドに受け渡すことができる。また、ステージ１は、型ＳＳを搬送ハンドに受け渡す際に使用されてもよい。ステージ１と基板保持部１０の材質は公知の技術を適用しうる。例えば、セラミックス、金属、合金、ガラスなどの材質であってもよい。

続いてヘッド５２について説明する。型保持部５０は型ＳＳを保持する保持面を有する。型保持部５０による型ＳＳの保持方式として、真空吸着方式、静電吸着方式などの公知の技術を適用しうる。真空吸着方式の場合には、型保持部５０の表面に形成された複数の真空吸着溝５０３と負圧発生装置とを連通させ、型ＳＳが保持面に載置された状態で溝の内部を負圧にすることで型ＳＳを保持することができる。

型保持部５０は、型ＳＳの直径よりも大きな直径の円形の外周形状を有する。型保持部５０は、型ＳＳを保持した状態で、型保持部５０の上方からの光をインプリント材ＭＬに照射可能に構成される。そのために、型保持部５０の材質の少なくとも一部を、紫外光の透過率が６０％以上の材質としうる。より好適には、紫外光の透過率を７０％以上あるいは８０％以上の材質としうる。本実施形態では、型保持部５０のうち、型ＳＳと接触しない領域の材質も型ＳＳと接触する領域と同様に紫外光の透過率が高い材質としている。また、透過率が高い材質を配置する代わりに、型保持部５０の一部に凹部（空間）を形成して、光の照射を妨げないようにしてもよい。

駆動部５１はヘッド５２に支持される。駆動部５１は、ヘッド５２に対する型保持部５０の上下方向（Ｚ方向）の相対位置を変化させるように型保持部５０を駆動する。なお、ステージ１をＺ軸方向に駆動することにより、型ＳＳと基板上のインプリント材とを接触させたり、引き離したりしても良い。駆動部５１として、例えば、ピエゾアクチュエータやボイスコイルモータなどのアクチュエータを用いることができる。要求される仕様（応答性など）によっては空圧を利用したものであってもよい。型保持部５０をチルト方向（θｘ、θｙ方向）に駆動可能なように複数のアクチュエータを設けてもよい。型保持部５０をチルト方向に駆動することで、型ＳＳとインプリント材ＭＬとを接触させる際に型ＳＳと基板Ｗとの相対的な傾きを調整することができる。駆動部５１は、型保持部５０をＸＹ方向に移動可能であってもよい。例えば、基板Ｗ上のインプリント材ＭＬと型ＳＳとを接触させる前にＸＹ方向に型保持部５０を微小量で移動させることで、型ＳＳと基板Ｗとの相対位置を微調整することができる。

ヘッド５２は不図示の支持構造体に、例えば、締結により固定される。駆動部５１とヘッド５２は、筐体に収納されていてもよい。この場合、駆動部５１とヘッド５２は筐体を介して支持構造体に固定されてもよい。また、ヘッド５２が筐体を兼ねていてもよい。

ヘッド５２は、さらに、型保持部５０に保持された型ＳＳを基板Ｗに向けて湾曲させるための機構を有してもよい。例えば、型保持部５０に凹部Ｐを形成し、保持された型ＳＳと凹部Ｐとで囲まれた局所空間を圧力制御部６０に連通させて、局所空間の圧力を陽圧にすることで、型ＳＳを湾曲させることができる。

また、ヘッド５２は、型ＳＳとインプリント材ＭＬとの間の隙間Ｈへ気体Ｑを供給するための気体供給部６１と、型保持部５０へ連通する圧力制御部６０を有する。

成形処理部１０１は、型ＳＳと接触させているインプリント材ＭＬを観察する観察部７１を有する。観察部７１は、観察光を照射するための光源と、撮像素子（撮像手段）とを有する。光源の波長は、インプリント材の硬化に用いる光の波長とは異なることが好ましく、本実施形態では可視光線である４５０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域のＬＥＤを用いる。光源からの観察光は光学部材７２と光学部材７３を介して型保持部５０の上方からインプリント材に照射される。本実施形態では光学部材７２により観察部光路Ｃと照射部光路ＩＬを合成し、光学部材７３によりテレセントリック光学系を構成している。このような構成で、成形動作中の型ＳＳとインプリント材ＭＬの状態を観察することができる。観察部７１は成形される領域全域で観察することが好ましい。

制御部８０は、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等の記憶部と、外部デバイスとプロセッサとをインターフェースするインターフェース部と、を含む。インターフェース部には、ホストコンピュータとの通信を行う通信インターフェースも含まれる。ホストコンピュータは、例えば、成形装置１００が配置された工場全体または一領域を制御するコンピュータである。プロセッサは記憶部に記憶されたプログラムを実行し、成形処理部１０１の動作を制御する。制御部８０は、複数の回路基板を有していてもよい。また、制御部８０の全部あるいは一部は、成形処理部が配置されるチャンバ（筐体）内のラックに配置されてもよく、チャンバ外に配置されてもよい。

ここで、図２を参照しながら、成形処理部１０１を用いた成形動作について説明する。図２は、第１実施形態に係る成形処理を説明する図である。本実施例では、平坦な表面を有する型を用いて成形を行う装置について説明をする。まず、インプリント材ＭＬが供給（塗布）された基板Ｗを基板保持部１０に載置する。次に、基板保持部１０に保持された基板Ｗを型保持部５０に保持された型ＳＳに対向させる。さらに、駆動部５１により型ＳＳを下方（基板Ｗの方向）に降下させて（図２（Ａ）の状態）、型ＳＳとインプリント材ＭＬを接触させる。この時、基板Ｗを型ＳＳに向かって上昇させても良い。その後、照射部７０から光ＵＶを照射し、光学部材７２、光学部材７３、および型ＳＳを介して光ＵＶをインプリント材ＭＬに照射する（図２（Ｂ）の状態）。

この結果、インプリント材ＭＬの光硬化反応が発生し、インプリント材ＭＬが硬化する。最後に、硬化したインプリント材ＭＬから、駆動部５１により型ＳＳを剥離（離型）させる（図２（Ｃ）の状態）。

以上のような工程で、基板Ｗ上に成形されたインプリント材ＭＬを形成することができる。このような成形処理は、基板Ｗの全面に対して一括で行われる。ここで、本実施形態では型ＳＳとして、厚さ０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、より好適には、厚さ０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の部材を用いている。型ＳＳは、紫外光を透過可能な材質であり、石英などが好適に用いられる。本実施形態の成形装置１００に用いられる型ＳＳは回路パターンのようなデバイス用途のパターンを有さず、平坦な面を有する。このような型は、平坦化部材あるいはスーパーストレートと称されることもある。型ＳＳは、デバイス用途ではなく位置合わせ用途のパターン（マーク）を有していてもよい。このようなパターン（マーク）は、例えば成形処理において型ＳＳと基板Ｗとの相対位置を調整するために用いられ、アライメントマークと称されることがある。

図２からわかるように、インプリント材と接触した際に基板全体のうねりに対して型ＳＳは基板のうねりに倣うが、局所的な領域において、下地パターンの凹凸を平坦にしている。本明細書で「平坦化装置」という用語は、このような局所的な領域を平坦にする装置を含む意味で用いられる。平坦化装置は、基板上に形成された第１層（図２（Ａ）の斜線パターン層）の上に、平坦な面を有する型を用いてインプリント材を成形することにより、第１層の上に第１層よりも平坦性が高い第２層を形成する。

インプリント材ＭＬとして、好適には光硬化性の樹脂が用いられる。また、インプリント材ＭＬは、重合性化合物と光重合開始材を含んでいてもよい。インプリント材は、非重合性化合物または溶剤を含んでいてもよい。非重合性化合物として、例えば増感剤、水素供与体、内添型離型材、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分の少なくともいずれかを含んでいてもよい。

インプリント材ＭＬは使用されるデバイス製造プロセスに依存することがある。本実施例では、例えば、インプリント材としては波長３００〜３５０ｎｍの光に対する硬化感度が他の波長に比べて高い材料が使用される。インプリント材ＭＬの波長３００〜３５０ｎｍの光に対する硬化感度は、波長３５０〜４００ｎｍの光に対する硬化感度の５倍以上、より好適には８倍以上であってもよい。

次に、図３と図４を参照しながら型保持部５０について説明する。図３は、第１実施形態に係るヘッド５２を下（−Ｚ方向）から見た平面図である。型保持部５０は、型ＳＳを陽圧で湾曲させる凹部Ｐと、型ＳＳを真空吸着で保持する複数の真空吸着溝５０３と、隙間Ｈへ気体Ｑを供給する複数の気体供給孔５０１と、壁部２０を有する。真空吸着溝５０３は真空吸着孔５０２を通してヘッド５２外部の負圧発生装置へと連通し、壁部２０と凹部Ｐは圧力制御部６０へと連通している。

図４は、第１実施形態に係る型保持部５０の断面図である。型保持部５０の凹部Ｐと複数の真空吸着溝５０３は型ＳＳを中心軸対称に湾曲させるために同心円状に形成されていることが好ましい。壁部２０は、複数の真空吸着溝５０３の外周側に配置され、例えば、外力を与えると変形する弾性体であり、中空で環状の弾性ゴム材や金属バネ材、樹脂材を含む。この壁部２０は、例えば、型保持部５０の型ＳＳ保持面に形成された円形の外周形状の溝に埋め込まれている。壁部２０は、複数部材によって構成してもよく、又は、領域毎に分割してもよい。

壁部２０は、圧力制御部６０から圧力を供給されて、その中空内部を陽圧にするとＺ方向、つまり、圧力制御部６０は、壁部を変形させる変形部としても機能する。基板保持部１０の方向へ向かって膨張（または変形）し、型保持部５０の表面から湾曲して突き出て、その内部を負圧にすると型保持部５０の表面から凹む動作を行う。即ち、壁部２０は、型保持部５０の表面から数ミリ程突き出すことで対向する基板保持部１０と接して壁を形成し、型ＳＳとインプリント材ＭＬとの間の隙間Ｈを含む密閉空間形成することができる。ただし、壁部２０と基板保持部１０の接触によりパーティクルが生じるおそれがある場合は、圧力制御部６０により壁部２０の突出し量を精密にコントロールして壁部２０と基板保持部１０の表面が非接触となるように僅かに隙間を空けてもよい。

また、壁部２０が型保持部５０の表面から湾曲して突き出している状態、すなわち、壁部２０が壁を形成している状態からさらに壁部２０の内部に圧力を加える。すると、壁部２０は、ＸＹ方向、言い換えると、基板Ｗの表面に沿う方向に向かって膨張（または変形）し、壁部２０によって形成された空間を狭めるように駆動することができる。

気体供給孔５０１は、気体供給部６１と連通し、型ＳＳの外周に沿って壁部２０と最外の真空吸着溝５０３との間に複数配設され、隙間Ｈへ向けて気体を噴出する。使用する気体Ｑは型ＳＳと基板Ｗとの間に気泡が残留しにくいように拡散性が高い物性、あるいは、インプリント材ＭＬに対して溶解性が高い物性を持つ気体であり、例えば、ヘリウムや二酸化炭素、アルゴンなどの気体を用いる。複数の気体供給孔５０１のうち、一部の孔は圧力制御部６０と連通し、気体Ｑによって押し出される隙間Ｈ内部の空気を気体供給孔５０１の一部の孔から排気して隙間Ｈ内部を負圧にしてもよい。本実施形態では、型保持部５０の壁部２０と最外の真空吸着溝５０３との間に気体供給孔５０１を設けて隙間Ｈ内部に気体Ｑを供給している。しかし、壁部２０の外周部あるいは型保持部５０の外部、例えば、基板保持部１０やヘッド５２から隙間Ｈへ気体Ｑを供給することで壁部２０を駆動してもよい。

ここで、このような型保持部５０の構成により、図５を参照しながら隙間Ｈへ気体Ｑを充填する処理について説明する。図５は、第１実施形態に係る隙間Ｈへ気体Ｑを充填する処理を説明する図である。まず、型保持部５０で型ＳＳを保持し凹部Ｐに陽圧を供給して型ＳＳを湾曲させながら型保持部５０を降下させて型ＳＳをインプリント材ＭＬへ漸近させる。そして、気体供給孔５０１から気体Ｑをインプリント材ＭＬへ向けて噴きつける（図５（Ａ）の状態）。

同時に圧力制御部６０から壁部２０へ圧力供給して、壁部２０を型保持部５０表面から突出させるように駆動する。即ち、壁部２０をＺ方向に膨張させる。本実施形態においては、これを第１の加圧という。第１加圧は、気体Ｑが隙間Ｈに供給されている期間において実行される。湾曲する型ＳＳに従って基板Ｗの外周へ押し出されようとする気体Ｑをこの第１の加圧によって膨張した壁部２０で遮蔽し、壁部２０で囲まれた空間Ａ内に気体Ｑを閉じ込める（図５（Ｂ）の状態）。ここで、空間Ａは、壁部２０によって囲まれた隙間Ｈを含む空間である。

さらに、型保持部５０を降下させて型ＳＳをインプリント材ＭＬへ接触させてインプリント材ＭＬを基板Ｗの中心から外側に向けて押し拡げていきながら、圧力制御部６０からさらに壁部２０へ圧力を供給する。そして、壁部２０を、ＸＹ方向に膨張させるように駆動する（図５（Ｃ）の状態）。つまり、第１加圧によって形成された空間Ａをさらに狭める。こうすることで、壁部２０で囲まれた空間Ａの容積が小さくなり、空間Ａ内における気体Ｑの濃度を高める効果が得られる。なお、壁部２０が膨張する方向は、空間Ａを狭めるため、ＸＹ方向のうち少なくとも基板Ｗの中心方向である必要がある。

その後、壁部２０内部を負圧にして型保持部５０の表面から凹ませ、壁部２０を基板保持部１０から引き離し、型ＳＳを基板Ｗの凹凸に倣わせる。そして、照射部７０から基板Ｗ全面へ向けて光ＵＶを照射し、インプリント材ＭＬを硬化させる（図５（Ｄ）の状態）。硬化中も隙間Ｈを一定の気体濃度で維持するためにある程度の密閉状態にしておきたい場合は、圧力制御部６０により壁部２０の突出量を精密にコントロールして壁部２０と基板保持部１０の表面が非接触となるように僅かに隙間を空けてもよい。

以上の気体充填方法が基板Ｗの処理毎に行われることによって、最小限の気体供給量で、型ＳＳと基板全面に塗布されたインプリント材ＭＬとの間の空気を即座に高濃度気体へ置換することができる。

次に、図６を参照ながら、本実施形態に係る成形処理について説明する。図６は、第１実施形態に係る成形処理の一例を示すフロー図である。このフロー図で示す各動作（ステップ）は、制御部８０よって実行されうる。

Ｓ６０１において、制御部８０は、型保持部５０を降下させて型ＳＳをインプリント材ＭＬへ漸近させる。そして、Ｓ６０２において、気体供給孔５０１から気体（ガス）Ｑをインプリント材ＭＬへ向けて噴射させ、隙間Ｈに気体Ｑを充填させる。Ｓ６０２と並行して、Ｓ６０３において、第１加圧を実行する。具体的には、圧力制御部６０から壁部２０へ圧力供給して、壁部２０を型保持部５０表面から突出させる。即ち、圧力制御部６０は、壁部２０をＺ方向に膨張させるように駆動する。なお、壁部２０を最初から突出させた状態で構成し、第１加圧を省略しても良い。

次に、Ｓ６０４において、制御部８０は、隙間Ｈにおける気体Ｑの濃度が閾値以上なっているか否かを判定する。この判定においては、例えば、予め隙間Ｈにおける気体Ｑの濃度が閾値以上となる時間を設定しておき、経過時間によって判定しても良い。また、気体Ｑの濃度を計測するための計測器を設け、この計測結果に基づいて判定しても良い。Ｓ６０４において、気体Ｑの濃度が閾値以上でない場合（Ｎｏ）は、濃度が閾値以上となるまで、Ｓ６０２を継続する。一方、気体Ｑの濃度が閾値以上である場合（Ｙｅｓ）は、Ｓ６０５およびＳ６０６に処理を進める。

Ｓ６０５において、制御部８０は、型保持部５０をさらに降下させて型ＳＳを基板上のインプリント材ＭＬへ接触させる。また、Ｓ６０５と並行して、Ｓ６０６において、第２加圧を実行する。具体的には、圧力制御部６０から、さらに壁部２０へ圧力を供給して壁部２０を、ＸＹ方向に膨張させるように駆動する。なお、第２加圧をせずに単に壁部２０を基板に垂直な方向に移動させるように駆動することによって図４（Ｃ）のように壁部２０を基板中心に向けて変形させても良い。第２加圧は、少なくとも隙間Ｈへの気体Ｑの供給が開始された後に実行される。

その後、Ｓ６０７において、制御部８０は、照射部７０からインプリント材ＭＬに対して光ＵＶを照射させ、インプリント材ＭＬを硬化させる。そして、Ｓ６０８において、硬化したインプリント材ＭＬから、型ＳＳを剥離（離型）させて、処理を終了する。

本実施形態よれば、成形処理に用いられる気体の供給量を低減することができ、延いては、成形処理における欠陥の発生を低減することが可能となる。

なお、本実施形態においては、気体Ｑが供給される隙間Ｈを含む空間を壁部２０によって狭めるために、壁部２０を、外力を与えると変形する弾性体としたが、これに限られるものではない。例えば、壁部２０が弾性体でない場合であっても、壁部２０に少なくともＺ方向およびＸＹ方向に駆動可能なアクチュエータなどの駆動部を設けることで、同様の処理を行うことができる。この場合、図６に示すフロー図のＳ６０３において壁部２０を基板保持部１０の方向へ向かって下降させ、Ｓ６０６において、壁部２０を基板Ｗの中心方向へ向けて移動させる。

＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態に係る型保持部５０の断面図である。上述の実施形態と同様の部分については説明を省略する。第２実施形態において、壁部２００は、複数の壁、外側壁２０１と、内側壁２０２と、を含む。外側壁２０１は、隙間Ｈを囲むように配置され、内側壁２０２は、外側壁２０１の内側に沿うように配置される。なお、本実施形態の外側壁２０１と、内側壁２０２は弾性体に限らず、金属等であっても良い。また、基板保持部１０と接触した際のパーティクルの発生を低減するため、基板保持部１０と接触する部分のみを弾性体とするなど、一部のみを弾性体としても良い。

外側壁２０１と、内側壁２０２とは、それぞれアクチュエータ２０３を備え、アクチュエータ２０３により基板保持部１０へ向けて下降（駆動）することができる。アクチュエータ２０３は、例えば、圧電素子、発熱素子、リニアモータ、超音波モータ、空圧シリンダ等であり、電源供給部又は圧力供給部６２からエネルギーが供給されて外側壁２０１および内側壁２０２をそれぞれ駆動する。

第２実施形態係る成形処理について説明する。本実施形態の成形処理は、図６に示すフロー図のＳ６０３において外側壁２０１を基板保持部１０の方向へ向かって下降させる。そして、Ｓ６０６において、内側壁２０２を基板保持部１０の方向へ向かって下降するように駆動させる。ガスが充填された状態で内側壁２０２を外側壁２０１で囲まれた空間内に配置することにより、外側壁２０１で囲まれた空間Ａを、内側壁２０２によって基板の中心に向かって狭めることができ、第１実施形態と同等の効果を得ることができる。よって、内側壁２０２を下降させる駆動は、少なくとも隙間Ｈへの気体Ｑの供給が開始された後に実行される。

＜第３実施形態＞
図８は、第３実施形態に係る隙間Ｈへ気体Ｑを充填する処理を説明する図である。上述の実施形態と同様の部分については説明を省略する。第３実施形態において、壁部２０は、複数の壁、内側壁８０２と、外側壁８０１を含む。

外側壁８０１と内側壁８０２は、例えば、それぞれ外力を与えると変形する弾性体であり、中空で環状の弾性ゴム材や金属バネ材、樹脂材を含む。なお、内側壁８０２のみを弾性体とし、外側壁８０１は、例えば、金属等弾性体でなくてもよい。

本実施形態では、まず、型保持部５０で型ＳＳを保持し凹部Ｐに陽圧を供給して型ＳＳを湾曲させながら型保持部５０を降下させて型ＳＳをインプリント材ＭＬへ漸近させる。そして、気体供給孔５０１から気体Ｑをインプリント材ＭＬへ向けて噴きつける（図８（Ａ）の状態）。

同時に圧力制御部６０から外側壁８０１へ圧力供給して外側壁８０１を型保持部５０表面から突出させる。湾曲する型ＳＳに従って基板Ｗの外周へ押し出されようとする気体Ｑをこの外側壁８０１で遮蔽し、外側壁８０１で囲まれた空間Ａ内に気体Ｑを閉じ込める（図８（Ｂ）の状態）。

さらに、型保持部５０を降下させて型ＳＳをインプリント材ＭＬへ接触させてインプリント材ＭＬを基板Ｗの中心から外側に向けて押し拡げていきながら、圧力制御部６０から内側壁８０２へ圧力供給する。そして、内側壁８０２を型保持部５０表面から突出させる（図８（Ｃ）の状態）。こうすることで、内側壁８０２で囲まれた空間Ａの容積が小さくなり、閉じ込められた気体Ｑの濃度を高める効果が得られる。

隙間Ｈを気体Ｑで充填する際、隙間Ｈの空間内で気体濃度に差が生じる場合がある。基板Ｗの外周領域に対して基板Ｗの中心領域は気体供給孔５０１から遠いため、気体濃度が比較的上がりにくい。そこで、より好適には、基板Ｗの中心方向へ向けて少なくとも内側壁８０２を膨張（または変形）させるとよい（図８（Ｄ）の状態）。具体的には、例えば、型保持部５０をさらに下降させ、内側壁８０２と基板保持部１０を完全に接触させて、駆動部５１による押し付け力で内側壁８０２を基板Ｗの中心方向へ向けて変形させる。こうすることで、閉じ込めた隙間Ｈの気体Ｑを基板Ｗの中心方向へ押し出し、基板Ｗ中心領域の気体Ｑの濃度を上げる効果が得られる。

その後、外側壁８０１および内側壁８０２の内部を負圧にして型保持部５０の表面から凹ませ、外側壁８０１および内側壁８０２を基板保持部１０から引き離し、型ＳＳを基板Ｗの凹凸に倣わせる。そして、照射部７０から基板Ｗ全面へ向けて光ＵＶを照射し、インプリント材ＭＬを硬化させる（図８（Ｅ）の状態）。硬化中も隙間Ｈを一定の気体濃度で維持するためにある程度の密閉状態にしておきたい場合は、圧力制御部６０により内側壁８０２の突出量を精密にコントロールして内側壁８０２と基板保持部１０の表面が非接触となるように僅かに隙間を空けてもよい。

本実施形態によれば、基板Ｗ中心領域の気体Ｑ濃度をより上げることが可能となり、欠陥の発生をより低減することが可能となる。

＜第４実施形態＞
図９は、第４実施形態に係る基板保持部１０の断面図である。上述の実施形態と同様の部分については説明を省略する。上述の実施形態においては、壁部を型保持部側に設けたが、壁部を基板保持部１０側にも配設してもよい。

壁部９０は、ステージ１に構成された圧力制御部６０から圧力供給されて、その中空内部を陽圧にすると膨張し、基板保持部１０の表面から湾曲して突き出し、その内部を負圧にすると基板保持部１０の表面から凹む動作を行う。壁部９０は基板保持部１０の表面から数ミリ程突き出すことで対向の型保持部５０、あるいは、型保持部５０側の壁部と接して壁を形成し、型ＳＳとインプリント材ＭＬとの間の隙間Ｈを含む密閉空間形成することができる。

本実施形態によれば、第１実施形態と同等の効果が得られる。なお、図９では、壁部９０は複数の壁を含む構成としているが、これに限られるものではない。つまり、第１実施形態と同様の壁部を基板保持部１０側に設けても良い。

＜物品の製造方法＞
物品としてのデバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子等）の製造方法について説明する。かかる製造方法は、成形装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）の表面に平坦化処理をする工程を含む。基板は母材単体であるものに限らず多層構造のものを含む。

かかる製造方法は、上記平坦化処理工程の前または後に、基板を処理する工程を更に含む。例えば処理工程は、平坦化処理がされた層の上にパターンを形成する工程と、当該パターンの残膜を除去する工程と、を含みうる。また、当該パターンをマスクとして基板をエッチングする工程と、基板からチップを切り出す工程（ダイシング）と、フレームにチップを配置して電気的に接続する工程（ボンディング）、樹脂で封止をする工程（モールド）といった周知の工程を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

＜その他の実施形態＞
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。上述の実施形態では、デバイス用途のパターンが形成されていない型を用いてインプリント材を成形する平坦化装置を説明した。しかしながら、本発明は、平坦化装置に限られるものではない。例えば、デバイス用途の凹凸パターンが形成された型を用いてインプリント材を成形する装置にも適用できる。このような装置はインプリント装置やパターン転写装置と呼ばれることがあり、「型」は、マスク、モールド、テンプレートと呼ばれることがある。また、本発明は、型を複製するためのレプリカ装置にも適用されうる。本明細書において、「基板」は、転写先のブランク状態の型を含む。このような型は、ブランクマスク、ブランクテンプレートと呼ばれることがある。

上述の実施形態の成形装置をインプリント装置に適用する場合、特に、基板の全面上のインプリント材に一括でパターンを押印転写する装置において有利である。このような一括転写では、基板上のショット（フィールド）領域毎に押印する装置に比べて型と基板の間の空隙容積が大きく上述の実施形態と同じ効果を得やすいためである。しかしながら、一括転写に限定されるものではなく、例えば、複数のショット領域を同時に転写する装置においても有効である。

上述の実施形態の成形装置をインプリント装置に適用する場合のデバイスの製造方法は、成形装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）の表面に型のパターンを転写する工程を含む。かかる製造方法は、上記パターン転写工程の前または後に、基板を処理する工程を更に含む。例えば処理工程は、パターンの残膜を除去する工程を含みうる。

Claims (13)

1. 型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置であって、
   前記基板を保持する基板保持部と、
   前記型を保持する型保持部と、
   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隙間に気体を供給する気体供給部と、
   前記気体が供給される前記隙間を囲むように配置される壁部と、
   前記壁部を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記壁部によって囲まれた空間を、前記基板の表面に沿う方向において、前記基板の中心に向かって狭めるように、前記壁部の少なくとも一部を前記基板に垂直な方向に駆動させることを特徴とする成形装置。
2. 前記制御部は、前記壁部を駆動することによって、前記基板の表面に沿う方向において、前記壁部の少なくとも一部を前記基板の中心に向かって変形させ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、前記壁部を前記基板に垂直な方向に駆動することによって、前記基板の表面に沿う方向において、前記壁部の少なくとも一部を前記基板の中心に向かって変形させることを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
4. 前記制御部は、前記壁部に気体を供給することによって前記壁部を駆動し、前記基板の表面に沿う方向において、前記壁部の少なくとも一部を前記基板の中心に向かって変形させることを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
5. 前記壁部は、第１壁と、第２壁とを含み、
   前記第１壁は、前記隙間を囲むように配置され、
   前記第１壁によって囲まれた空間内に前記気体供給部によって前記気体の供給が開始された後において、前記第１壁の内側に前記第２壁を配置するよう前記壁部を駆動することにより、前記空間を前記基板の中心に向かって狭めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成形装置。
6. 前記制御部は、前記気体が前記隙間に供給されている期間において、前記壁部の少なくとも一部を、前記隙間を囲むように駆動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の成形装置。
7. 前記制御部は、前記空間において、前記供給される気体の濃度が閾値を超えた時に、前記壁部の少なくとも一部を駆動させ、前記空間を前記基板の中心に向かって狭めるための制御を開始することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の成形装置。
8. 前記壁部の少なくとも一部は、弾性体であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の成形装置。
9. 前記壁部は、前記型保持部及び前記基板保持部の少なくとも一方に構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の成形装置。
10. 前記成形装置は、前記型を前記組成物に接触させることにより前記基板の全面に対して一括して前記組成物を成形する処理を行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の成形装置。
11. 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組成物を平坦にすることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の成形装置。
12. 型を用いて基板上の組成物を成形する成形方法であって、
    前記基板を保持する基板保持工程と、
    前記型を保持する型保持工程と、
    保持された前記型と、保持された前記基板との間の隙間に気体を供給する気体供給工程と、
    前記気体が供給される前記隙間を囲むように壁部を配置するとともに、前記壁部によって囲まれた空間を、前記基板の表面に沿う方向において、前記基板の中心に向かって狭めるように、前記壁部の少なくとも一部を駆動する工程を有することを特徴とする成形方法。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の成形装置を用いて基板上の組成物を成形する工程と、
    前記工程で組成物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、を含む、
    ことを特徴とする物品の製造方法。
    
    

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