JP2021184441A - モールド、インプリント装置、および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接触工程においてパターン面側への変形を許容しつつパターン面とは反対側への変形を抑制するのに有利なインプリント用のモールドを提供する。【解決手段】インプリント用のモールドは、第１面と該第１面とは反対側の第２面とを有する基材と、前記基材に固定され、前記基材の部分の変形を規制する規制部材とを有し、前記基材の前記第１面には、インプリントされるべきパターンを有するパターン部が形成されており、前記基材の前記第２面は、凹部と、前記凹部を取り囲む周辺領域とを含み、前記凹部は、前記周辺領域に平行な平面への正射影において前記パターン部を内包する大きさを有し、前記凹部は、前記凹部の底面が平坦な第１状態と前記底面が前記パターン部側に撓んだ第２状態とのいずれにもなるように変形可能であり、前記規制部材は、前記凹部内に配置されて、前記第１状態にある前記底面が前記パターン部側とは反対側に撓むのを規制する。【選択図】 図１

Description

本発明は、インプリント用モールド、インプリント装置、および物品製造方法に関する。

インプリント装置は、型（モールド）を用いて微細な凹凸パターンを基板上のインプリント材に形成する。インプリント処理は、型と基板上のインプリント材とを接触させる接触工程と、型とインプリント材とが接触した状態でインプリント材を硬化させる硬化工程と、硬化したインプリント材と型とを分離する離型工程とを含みうる。

接触工程において、型を基板上のインプリント材と接触させる際、インプリント材のパターン形成部分に気泡が混入する場合がある。気泡が混入した状態でインプリント材を硬化させると、形成されるパターンに欠陥が生じうる。特許文献１には、このパターンの欠陥を回避するために、一旦、型を基板に向かって凸に撓ませ、その状態で基板上のインプリント材に接触させた後、型を徐々に平坦に戻す方法が記載されている。この方法によれば、型とインプリント材との間に存在する気体を外部に押し出すことができるので、インプリント材内に混入する気泡を減少させることができる。

特許文献２には、離型工程において、薄い型の裏面側に配置した補強部材に型の裏面を吸着させ、これにより型が基板側への変形量を制限する機構が記載されている。

米国特許出願公開第２００７／０１１４６８６号明細書 特開２０１２−９９７８９号公報

インプリント用の型における凹凸パターンを含む領域は、基板上のインプリント材との接触時に凸形に撓ませるため、薄く剛性が低い。型の凹凸パターン領域の外側が基板に接触してしまうことを避けるため、型は、凹凸パターン領域を出っ張らせたメサ構造を有するが、メサの四隅部分は低い剛性の中でも若干剛性が高まる。接触工程では、型を基板に向かって押し込む力を働かせているため、凸形に撓ませていた凹凸パターンの領域を平坦にしたとき、押し込む力によって僅かに凹に変形してしまう。メサの四隅部分の剛性が若干高いため、四隅部分の変形は少なく、凹凸パターン領域の中央に向かうに従い大きく凹んで、船の帆のような形状になってしまう。型の弱い剛性を補うには、剛で且つ平坦な支持部を凹凸パターン領域の裏側に配置することが考えられる。

しかし、特許文献２に記載された構造では、補強部材に型の裏面を吸着させるための吸着構造（パット構造等）が必要であり、そのような吸着構造はインプリント材に転写されるパターンの歪の原因となりうる。また、そのような吸着構造は接触工程時にインプリント材の充填の様子を型の上から観察する際の妨げにもなりうる。このように、特許文献２では離型工程のみに着目した構造を開示しており、それが接触工程に及ぼす影響に言及されていない。

本発明は、接触工程においてパターン面側への変形を許容しつつパターン面とは反対側への変形を抑制するのに有利なインプリント用のモールドを提供する。

本発明の一側面によれば、インプリント用のモールドであって、第１面と該第１面とは反対側の第２面とを有する基材と、前記基材に固定され、前記基材の部分の変形を規制する規制部材と、を有し、前記基材の前記第１面には、インプリントされるべきパターンを有するパターン部が形成されており、前記基材の前記第２面は、凹部と、前記凹部を取り囲む周辺領域とを含み、前記凹部は、前記周辺領域に平行な平面への正射影において前記パターン部を内包する大きさを有し、前記凹部は、前記凹部の底面が平坦な第１状態と前記底面が前記パターン部側に撓んだ第２状態とのいずれにもなるように変形可能であり、前記規制部材は、前記凹部内に配置されて、前記第１状態にある前記底面が前記パターン部側とは反対側に撓むのを規制する、ことを特徴とするモールドが提供される。

本発明によれば、接触工程においてパターン面側への変形を許容しつつパターン面とは反対側への変形を抑制するのに有利なインプリント用のモールドを提供することができる。

インプリント装置の構成を示す図。 従来の型を用いたインプリント工程における課題を説明する図。 第１実施形態における型の構造を示す図。 第２実施形態における型の構造を示す図。 第３実施形態における型の構造を示す図。 第４実施形態における型の構造を示す図。 従来の型によるインプリント後のインプリント材の厚みを説明する図。 物品製造方法を説明する図。

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。さらに、添付図面においては、同一若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。

＜第１実施形態＞
図１は、実施形態におけるインプリント装置１０１の構成を示す図である。本明細書および図面においては、水平面をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向が示される。基板１１１はその表面が水平面（ＸＹ平面）と平行になるように基板ステージ１２０の上に置かれる。よって以下では、基板１１１の表面に沿う平面内で互いに直交する方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。また、以下では、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方向といい、Ｘ軸周りの回転方向、Ｙ軸周りの回転方向、Ｚ軸周りの回転方向をそれぞれθｘ方向、θｙ方向、θｚ方向という。

インプリント装置１０１は、基板上に供給されたインプリント材を型と接触させ、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装置である。インプリント装置１０１は、光照射部１０２と、型保持部１０３と、基板保持部１０４と、供給部１０５と、制御部１０６と、計測部１２２と、筺体１２３を備えうる。さらに、インプリント装置１０１は、型２１１（モールド）を変形させるための型変形機構１３０が配置されている。型変形機構１３０は、型２１１の側面に力を加えることによって型２１１の形状を変えることができる。インプリント装置１０１は、更に、型２１１を型保持部１０３へ搬送する型搬送機構（不図示）と、基板１１１を基板保持部１０４へ搬送する基板搬送機構（不図示）を備えうる。

光照射部１０２は、インプリント材を硬化させるための紫外線１０８を照射する。光照射部１０２は、紫外線１０８を照射する光源１０９と、光源１０９から照射された紫外線１０８をインプリントに適切な光に補正するための光学素子１１０を含みうる。なお、第１実施形態では光硬化法を採用するために光照射部１０２を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、光照射部１０２に代えて、インプリント材を硬化させるための熱源部を設置することになる。

型保持部１０３は、真空吸引力や静電力により型２１１を引き付けて保持するチャック１１５と、チャック１１５を保持し、チャック１１５に保持された型２１１をチャックごと移動させる型駆動機構１１６を有する。型２１１は、外周の形状が矩形であり、基板１１１に対する面に、回路パターン等のインプリント材に転写される凹凸パターンが形成されたパターン部２０３を含む。チャック１１５および型駆動機構１１６は、光照射部１０２の光源１０９から照射された紫外線１０８が基板１１１に照射されるように、それぞれの中心部には開口領域１１７（開口部）が形成されている。型駆動機構１１６により型２０１をＺ方向に駆動することで、型２１１と基板１１１上のインプリント材とを接触させる接触工程、および、硬化したインプリント材から型２１１を分離する離型工程が行われうる。型駆動機構１１６に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータまたはエアシリンダがある。また、型駆動機構１１６は、型２１１の高精度な位置決めに対応するために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、型駆動機構１１６は、Ｚ方向への駆動だけでなく、Ｘ方向やＹ方向への駆動機構を含んでいてもよい。さらに、型駆動機構１１６は、θｚ方向の位置補正機能や、型２１１の傾きを補正するためのチルト機能（θｘ方向及びθｙ方向の位置補正機能）を有していてもよい。

基板保持部１０４は、基板１１１を真空吸着により引き付けて保持する基板チャック１１９と、基板チャック１１９を機械的に保持し、基板チャック１１９によって保持された基板１１１をＸＹ平面内で移動させる基板ステージ１２０を有する。型２１１と基板１１１上のインプリント材１１４との接触に際し、基板保持部１０４によって型２１１と基板１１１とのアライメントが行われる。基板チャック１１９の表面上には、型２１１をアライメントする際に利用されるステージ基準マーク１２１が配置されている。ステージ基準マーク１２１は基板ステージ１２０に設けられていてもよい。基板ステージ１２０（基板駆動機構）に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータがある。また、基板ステージ１２０は、Ｘ方向およびＹ方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、基板１１１のＺ方向の位置補正のための駆動系や、基板１１１のθｚ方向の位置補正機能、基板１１１の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。

なお、接触工程および離型工程におけるインプリント装置１０１の動作は、型駆動機構１１６が型２１１をＺ方向に移動させるのではなく、基板駆動機構が基板１１１をＺ方向に移動させることで実現してもよい。あるいは、型２１１と基板１１１のその双方を相対的に移動させることによって実現してもよい。

供給部１０５は、未硬化のインプリント材１１４を基板１１１上に供給する。供給部１０５には、複数の吐出口（ノズル）が形成されており、吐出口からインプリント材の液滴が基板１１１上に吐出される。第１実施形態の供給部１０５は、ピエゾ素子の圧電効果を利用してインプリント材１１４を吐出口から押し出す方式を採用するものとする。制御部１０６は、ピエゾ素子を駆動させる駆動信号を作成して、ピエゾ素子を吐出に適した形状に変形するように駆動させる。制御部１０６は、供給部１０５の各吐出口からのインプリント材の吐出を独立に制御することができる。供給部１０５の複数の吐出口から基板１１１上に供給されるインプリント材１１４の量や液滴の分布は、基板１１１上に形成されるインプリント材のパターンの厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。

インプリント材１１４には、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、紫外線などの光である。

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る。このうち、光により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また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１１１は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、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。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。

計測部１２２は、アライメント検出器１２７と、インプリント材観察部１２８とを含みうる。アライメント検出器１２７は、基板１１１上に形成されたアライメントマークと、型２１１に形成されたアライメントマークを検出することができる。また、インプリント材観察部１２８は、例えばＣＣＤカメラなどの撮像装置を含み、基板１１１に供給されたインプリント材１１４と型２１１との接触状態を撮像することができる。インプリント材観察部１２８は、接触工程や離型工程の状態を観察することができる。

制御部１０６は、インプリント装置１０１の各構成要素の動作を統括的に制御する。制御部１０６は、例えば、ＣＰＵおよびメモリを含むコンピュータで構成され、インプリント装置１０１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムにしたがって各構成要素の制御を実行しうる。制御部１０６は、計測部１２２の計測結果に基づき、型保持部１０３、基板保持部１０４、供給部１０５の各動作を制御する。また、制御部１０６は、アライメント検出器１２７の検出結果に基づき、型２１１と基板１１１との相対的な位置を計測することができる。例えば、型２１１のアライメントマークと基板１１１のアライメントマークのＸ方向およびＹ方向の位置ずれを計測する。また、制御部１０６は、インプリント材観察部１２８の撮像結果に基づき、接触工程や離型工程の良否を判定することができる。

なお、制御部１０６は、インプリント装置１０１と一体で構成してもよいし、インプリント装置１０１とは別体で構成してもよい。また、制御部１０６は、１台のコンピュータではなく複数台のコンピュータで構成されていてもよい。

筺体１２３は、基板保持部１０４を載置するベース定盤１２４と、型保持部１０３を固定するブリッジ定盤１２５と、ブリッジ定盤１２５を支持するための支柱１２６とを含みうる。

（インプリント方法について）
次に、インプリント装置１０１を用いて基板１１１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方法について説明する。

制御部１０６は、インプリント装置１０１に搬入された基板１１１を基板搬送機構により基板ステージ１２０の基板チャック１１９に載置して、保持させる。基板１１１を保持した基板保持部１０４は供給部１０５によるインプリント材供給位置へ移動する。そして、供給部１０５は、基板１１１上の所定のパターン形成領域（ショット領域）にインプリント材１１４を供給する（供給工程）。

次に、制御部１０６は、基板１１１上のインプリント材が供給されたパターン形成領域が、型２１１のパターン部２０３の直下に位置するように基板保持部１０４を移動させる。制御部１０６は、型駆動機構１１６を駆動させ、基板１１１上のインプリント材１１４と型２１１のパターン部２０３とを接触させる（接触工程）。このとき、インプリント装置１０１は、アライメント検出器１２７によって検出された型２１１と基板１１１のアライメントマークの検出結果に基づいて、型２１１と基板１１１の位置合わせを行う。さらに、型変形機構１３０は、アライメントマークの検出結果に基づいて、型２１１を変形させることができる。

この接触工程により、インプリント材１１４は、型２１１のパターン部２０３に形成された凹凸部に充填される。インプリント材１１４がパターンに充填された状態で、制御部１０６は、光照射部１０２に型２１１の上面から紫外線１０８を照射する。型２１１を透過した紫外線１０８によって、インプリント材１１４は硬化する（硬化工程）。そして、インプリント材１１４が硬化した後、制御部１０６は、型駆動機構１１６を駆動させ、型２１１を、硬化したインプリント材１１４から引き離す（離型工程）。

これにより、基板１１１上のパターン形成領域には、型２１１のパターン部２０３に形成された凹凸部が反転した３次元形状のインプリント材１１４のパターンが形成される。このように、供給工程から離型工程まで一連のインプリント動作を、基板保持部１０４の駆動によりパターン形成領域を変更しつつ複数回実施することで、１枚の基板１１１上に複数のインプリント材１１４のパターンを形成することができる。

（型について）
次に、従来タイプの型２０１について図２を用いて説明する。図２（ａ）の型２０１には基板１１１側に凸のメサ部が形成されており、このメサ部にパターン部２０３が形成されている。外周部２０４は、メサ部を取り囲む領域である。パターン部２０３を有する面とは反対側の面には、凹部であるキャビティ２０５（コアアウト）が形成されている。図１に示すように、型保持部１０３内の開口領域１１７に、この開口領域１１７の一部とキャビティ２０５とで囲まれる空間１１２を閉空間とする光透過部材１１３が配置される。こうして形成された空間１１２（キャビティ２０５）内の圧力は、不図示の圧力調整機構によって調整されうる。空間１１２内が加圧されると、パターン部２０３は下凸（基板に向かって凸）に変形しうる。

図２（ｂ）から図２（ｅ）を参照してインプリント処理を説明する。図２（ｂ）は、供給部１０５により基板１１１上にインプリント材１１４が供給され、空間１１２内が加圧されてパターン部２０３が下凸に変形した状態を示している。次に、接触工程が開始され、型駆動機構１１６によりＺ方向下側へ型２０１を移動させ、パターン部２０３と基板１１１上のインプリント材１１４とが接触する。このとき、図２（ｃ）に示すように、インプリント材１１４に対してパターン部２０３の中心部から接触が始まる。これにより、パターン部２０３の凹部とインプリント材１１４との間に気体が閉じ込められるのを抑えることができる。このため、パターン部２０３の微細な凹部にインプリント材１１４を隅々まで充填させることができる。

図２（ｄ）は、型２０１をさらに基板１１１に対し押し込み、かつ、空間１１２の圧力を弱めた状態を示している。キャビティ２０５の底面は薄いため、インプリント材１１４からの反力により変形しうる。メサ部の四隅では変形は少ないが、キャビティ２０５の中央部ではＺ方向上方へ盛り上がるように変形してしまう。その変形量は、押圧力により異なるが、数ｎｍから数十ｎｍもの変形となりうる。そのため、インプリント材１１４に紫外線１１８を照射し露光後、型２０１を硬化したインプリント材１１４から型２０１を分離しても、インプリント材１１４はその変形を維持し、図２（ｅ）に示すような、中央部でＺ方向情報へ盛り上がった形となりうる。

図７を参照して、図２（ｅ）に示したショット領域上のインプリント材１１４の厚みを説明する。図７（ａ）には、インプリント後に残ったインプリント材１１４を有するショット領域の各位置に参照符号が付されている。ショット領域の角の頂点をＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４とし、各辺の中央部をＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とする。また、２つの対角線の交点に相当するショット領域の中央部をＣ５とする。図７（ｂ）に、ショット領域の各位置ごとのインプリント材の厚みの例を示す。Ｅ１〜Ｅ４の間ではインプリント材の厚みにばらつきがありうる。図７（ｂ）の例では、Ｅ１〜Ｅ４のうちＥ４におけるインプリント材が若干厚い。Ｃ１とＣ３は、Ｃ２とＣ４に比べ辺が長いため撓みも大きく、そのためインプリント材の厚みが増す。また、Ｃ５は最も撓み量が大きいことから、インプリント材が最も厚い。インプリント材の厚みの違いは、次の工程のエッチングの出来に影響を与えてしまうため、各位置でのインプリント材の厚みは同じになることが好ましい。

次に、図３（ａ）〜（ｆ）を参照して、第１実施形態における型２１１の構造について説明する。図３（ａ）に示すように、型２１１は、基材２１０と、この基材２１０に固定される規制部材２１２とを有する。基材２１０は、パターン部２０３が形成されている第１面２１０ａと、この第１面２１０ａとは反対側の第２面２１０ｂとを有する。第２面２１０ｂは、図２（ａ）に示されたのと同様の凹部であるキャビティ２０５（コアアウト）と、キャビティ２０５を取り囲む周辺領域２０５Ｒとを含む。キャビティ２０５の底面は、円形の平面形状を有し、深さは、外周部２０４の大きさや材質等に応じて適宜設定されうる。キャビティ２０５は、周辺領域２０５Ｒに平行な平面への正射影（以下、平面視という。）においてパターン部２０３を内包する大きさを有する。

図１に示したように、型保持部１０３内の開口領域１１７に、この開口領域１１７の一部とキャビティ２０５とで囲まれる空間１１２を閉空間とする光透過部材１１３が配置される。こうして形成された空間１１２（キャビティ２０５）内の圧力は、不図示の圧力調整機構によって調整されうる。第２面２１０ｂにキャビティ２０５が形成されていることによって、パターン部２０３周辺は変形可能な薄肉部とされる。キャビティ２０５は、その底面が平坦な第１状態と、底面がパターン部側に撓んだ第２状態とのいずれにもなるように変形可能である。空間１１２内の圧力が大気圧である場合には第１状態となり、圧力調整機構によって空間１１２内が加圧されると第２状態となる。

規制部材２１２は、キャビティ２０５内（凹部内）に配置され、接着または溶着にて固定される。規制部材２１２は、接触工程においてパターン部２０３が凹部側に変形するのを規制するために設けられる。言い換えると、規制部材２１２は、第１状態にあるキャビティ２０５の底面がパターン部側とは反対側に撓むのを規制する。

図３（ｂ）は、基部２１０と規制部材２１２を横に並べ、Ｚ方向下側から上側に向かって見た図である。規制部材２１２はキャビティ２０５に嵌合している。例えば、規制部材２１２は、キャビティ２０５の底面に合致する円形をなし、規制部材２１２の上下の空間を連通する、圧力制御用の１つまたは複数の溝２１３を有する。溝２１３は、例えばパターン部２０３の対角線の延長線上またはその付近に配置されうる。また、規制部材２１２は、Ｚ方向下側、すなわちキャビティ２０５底面側において溝２１３同士を連通する溝２１４を有しうる。もっとも、そのような溝２１４はなくてもよい。規制部材２１２が型２１１に組み込まれ、規制部材２１２の側面または上部とキャビティ２０５の側面とが接合（固定）される。規制部材２１２の下面と第１状態にあるキャビティ２０５底面とが接触した状態でパターン部２０３の上方向への歪みが最も小さくなるように規制部材２１２は固定される。その状態を示したのが、図３（ｃ）である。図３（ｃ）の例では、規制部材２１２の上部とキャビティ２０５の側面とが、接着剤２１５によって固定されている。

次に、図３（ｄ）〜（ｆ）を参照して、インプリント処理を説明する。図３（ｄ）は、開口領域１１７の一部とキャビティ２０５とで囲まれる空間１１２が加圧された状態を示している。空間１１２が加圧されることにより、孔（規制部材２１２の溝２１３とキャビティ２０５の側壁とによって囲まれた空間）を介して、気体２１６がキャビティ２０５の底部と規制部材２１２の下部の間に供給される。気体２１６が供給されることによってキャビティ２０５は第２状態になるように変形され、これによりパターン部２０３は下凸に変形する。その後、図３（ｄ）に示すように、型駆動機構１１６によりＺ方向下側へ型２１１を移動させ、パターン部２０３と基板１１１上のインプリント材１１４とが接触する。このとき、図３（ｃ）に示すように、インプリント材１１４に対してパターン部２０３の中心部から接触が始まる。

図３（ｅ）は、型２１１をさらに基板１１１に対し押し込み、かつ、空間１１２の圧力を弱めた状態を示している。気体２１６は孔を通して退き、キャビティ２０５の底部と規制部材２１２の下部とが接触する。剛である規制部材２１２によって、パターン部２０３のキャビティ側（凹部側）への変形が規制される。これによりキャビティ２０５の凹みを抑えた状態で、パターンをインプリント材１１４に転写することができ、図２（ｅ）に示したような転写時の変形をなくすことができる。

なお、基部２１０および規制部材２１２には透明な石英が利用できる。規制部材２１２の厚みによって剛性の調整が可能である。また、規制部材２１２の高さは、基部２１０に形成されているキャビティ２０５を全て埋めるような高さでもよいし、規制部材２１２とキャビティ２０５底部との間に隙間を作り、隙間の厚みを調整してもよい。

＜第２実施形態＞
図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、第２実施形態における型２２１の構造について説明する。図４（ａ）および（ｂ）に示すように、規制部材２２２は、図３（ａ）および（ｂ）に示した規制部材２１２とは形状が異なる。この規制部材２２２とキャビティ２０５との接着面は、規制部材２２２の外周部２２５の下面になっている（図４（ａ）、（ｃ））。これに限らず、図３の方法との組み合わせも可能である。規制部材２２２は、図４（ｂ）に示すように、規制部材２２２の上下の空間を連通するようにＺ方向に貫く、圧力制御用の１つまたは複数の貫通孔２２３を有しうる。貫通孔２２３の機能は上記した溝２１３と同じでありうる。また、規制部材２２２は、Ｚ方向下側、すなわち型２２１のキャビティ２０５の底面側において貫通孔２２３同士を連通する溝２２４を有しうる。接着面を規制部材２２２の下面としたため、接着剤２１５の厚み分だけ規制部材２１２の外周部２２５は薄くされている（図４（ａ））。

＜第３実施形態＞
図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、第３実施形態における型２３１を示す。図５（ａ）に示すように、パターン部２０３は薄い基材であるプレート２３３の下面（第１面）に形成されている。このプレート２３３には、図２〜４で示したようなキャビティ２０５は形成されていない。プレート２３３の下面（第１面）とは反対側の上面側（第２面側）には、プレート２３３の部分の変形（パターン部２０３の上面側への変形）を規制する規制部材２３２が配置されている。規制部材２３２は、規制部材２３２の上下の空間を連通するようにＺ方向に貫く１つまたは複数の貫通孔２２３を有しうる。図５（ｂ）には、パターン部２０３の対角線の延長線上の付近に４つの貫通孔２２３が配置されているが、貫通孔の数、形状、配置位置は、平面視でパターン部２０３と重ならないかぎり任意である。規制部材２３２は、Ｚ方向下側において貫通孔２２３同士を連通する溝を有していてもよい。プレート２３３と規制部材２３２との接合は、プレート２３３の上面（第２面）が平坦な第１状態とプレート２３３がパターン部側に撓んだ第２状態との間でプレート２３３が変形できるように行われる。実施形態においては、プレート２３３の上面（第２面）におけるパターン部２０３を取り囲む周辺部２３７が、接着剤２１５により、規制部材２３２の下面にある接着面２３５と接着される。規制部材２３２の接着面２３５は、接着剤２１５の厚みを考慮して、中央部下面２３６より若干高くなる位置に形成される。

図５（ｂ）は、規制部材２３２とプレート２３３を横に並べ、Ｚ方向下側から上側に向かって見た図である。プレート２３３の中央のメサ部にはパターン部２０３が形成されている。プレート２３３は例えば石英ガラスにて製作される。規制部材２３２は、上記したように１つまたは複数の貫通孔２２３および接着面２３５を有する。

接着剤２１５によって図５（ｃ）の状態に組み上げられた型２３１は、図３（ｄ）と同様に、貫通孔２２３を通して気体２１６を供給することによりプレート２３３のパターン部２０３を下凸形状に変形させることができる。このように、規制部材２３２は、パターン部２０３が下面側に凸状に変形する（第２状態になる）のは許容する一方、第１状態にあるプレート２３３がパターン部側とは反対側に撓むのを規制する。

本実施形態において、貫通孔２２３は、中央のパターン部２０３を避けた位置に形成される。貫通孔２２３をパターン部２０３を避けた位置に形成する理由は２つある。

第１の理由は、貫通孔２２３がパターン部２０３と重なる位置にある場合、貫通孔２３３の部分では、パターン部２０３の上面側への変形を規制するという規制部材としての役割が果たされないからである。貫通孔２３３の部分では、パターン部２０３の上面側への変形を防止できない。

第２の理由は、貫通孔２２３には、パターン部２０３と規制部材２３２の中央部下面２３６と間に挟まれた気体１１６が抜ける速度を制御する役割があるためである。以下、具体的に説明する。不図示だが、図２（ｄ）〜（ｅ）の過程で型２０１をインプリント材１１４から剥がすとき、パターン部２０３は引っ張られて凸形状になる。インプリント材１１４とパターン部２０３とが剥がれた瞬間、パターン部２０３はＺ方向上方へ急上昇し、振動した後に、平坦な状態で静止する。図３には規制部材２１２、図４には規制部材２２２、図５にも同様に規制部材２３２があり、インプリント材１１４とパターン部２０３とが剥がれた瞬間、パターン部２０３はＺ方向上方へ急上昇して規制部材と衝突する可能性がある。そのような衝突を防ぐ働きを、空間に挟まれた気体１１６が担う。気体１１６を逃がす流路である貫通孔２２３がパターン部２０３の周囲に配置されているのはそのためである。気体１１６の移動速度を貫通孔の径によって調整することにより、離型時の衝突を回避することができる。

なお、上記の理由により貫通孔２２３の位置が中央のパターン部２０３を避けて配置されうることは他の実施形態においても同様である。すなわち、図３（ａ）、（ｂ）に示した溝２１３は、中央のパターン部２０３を避けた位置に形成されうる。同じく、図４（ａ）、（ｂ）に示した貫通孔２２３は、中央のパターン部２０３を避けた位置に形成されうる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態は第３実施形態の変形例である。図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、第４実施形態に係る型２４１の構造について説明する。図６（ａ）に示すように、規制部材２４２の基材側とは反対側の面（上面）に、凹部２６１が形成されている。上述したとおり、インプリント装置１０１は、型を変形するための型変形機構１３０を備えうる。型変形機構１３０は、型の側面に力を加えることによって型の形状を変えることができる。型２４１を構成する基材２３３と規制部材２４２は、例えば石英ガラスで作られる。ここで、規制部材２４２は凹部２６１を有しているため、図５（ａ）の型２３１に比べＸＹ平面に平行な方向の剛性を弱く調整できる。これは型変形機構１３０に必要とする力を小さくしても変位させることができることを意味する。そしてこのことは、型変形機構１３０をより小さくかつ低コストで実現できることを意味する。

その他の構成は第３実施形態と概ね同様である。規制部材２４２は、規制部材２４２の上下の空間を連通するようにＺ方向に貫く１つまたは複数の貫通孔２２３を有しうる。図６（ｂ）には、パターン部２０３の対角線の延長線上の付近に４つの貫通孔２２３が配置されているが、貫通孔の数、形状、配置位置は、平面視でパターン部２０３と重ならないかぎり任意である。規制部材２３２は、Ｚ方向下側において貫通孔２２３同士を連通する溝を有していてもよい。プレート２３３と規制部材２４２との接合は、プレート２３３の上面（第２面）が平坦な第１状態とプレート２３３がパターン部側に撓んだ第２状態との間でプレート２３３が変形できるように行われる。実施形態においては、プレート２３３の上面（第２面）におけるパターン部２０３を取り囲む周辺部２３７が、接着剤２１５により、規制部材２４２の下面にある接着面２３５と接着される。規制部材２４２の接着面２３５は、接着剤２１５の厚みを考慮して、中央部下面２３６より若干高くなる位置に形成される。

図６（ｂ）は、規制部材２４２とプレート２３３を横に並べ、Ｚ方向下側から上側に向かって見た図である。プレート２３３の中央のメサ部にはパターン部２０３が形成されている。プレート２３３は例えば石英ガラスにて製作される。規制部材２４２は、上記したように１つまたは複数の貫通孔２２３および接着面２３５を有する。

接着剤２１５によって図６（ｃ）の状態に組み上げられた型２４１は、図３（ｄ）と同様に、貫通孔２２３を通して気体２１６を供給することによりプレート２３３のパターン部２０３を下凸形状に変形させることができる。このように、規制部材２４２は、パターン部２０３が下面側に凸状に変形する（第２状態になる）のは許容する一方、第１状態にあるプレート２３３がパターン部側とは反対側に撓むのを規制する。

＜第５実施形態＞
図１のインプリント装置１０１に、図３から図６で示されたような複数の実施形態のうちのいずれかの型が搭載されて、インプリント処理が実行される。これにより、インプリント装置１０１のハードウェアに変更を加えることなく、インプリント材１１４の厚みを均一化することができる。

＜物品製造方法の実施形態＞
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、物品製造方法について説明する。図８の工程ＳＡでは、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコン基板等の基板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８の工程ＳＢでは、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８の工程ＳＣでは、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚ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８の工程ＳＤでは、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８の工程ＳＥでは、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８の工程ＳＦでは、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。

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。

１０１：インプリント装置、１０３：型保持部、１０４：基板保持部、１０５：供給部、１０６：制御部、１１１：基板、２１０：基材、２１１：型（モールド）、２１２：規制部材

Claims (11)

1. インプリント用のモールドであって、
   第１面と該第１面とは反対側の第２面とを有する基材と、
   前記基材に固定され、前記基材の部分の変形を規制する規制部材と、
   を有し、
   前記基材の前記第１面には、インプリントされるべきパターンを有するパターン部が形成されており、
   前記基材の前記第２面は、凹部と、前記凹部を取り囲む周辺領域とを含み、前記凹部は、前記周辺領域に平行な平面への正射影において前記パターン部を内包する大きさを有し、前記凹部は、前記凹部の底面が平坦な第１状態と前記底面が前記パターン部側に撓んだ第２状態とのいずれにもなるように変形可能であり、
   前記規制部材は、前記凹部内に配置されて、前記第１状態にある前記底面が前記パターン部側とは反対側に撓むのを規制する、
   ことを特徴とするモールド。
2. 前記規制部材は前記凹部に嵌合していることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
3. 前記規制部材には、前記規制部材の上下の空間を連通する圧力制御用の溝または貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のモールド。
4. 前記凹部は、前記溝または前記貫通孔を介して気体が供給されることにより前記第２状態になるように変形されることを特徴とする請求項３に記載のモールド。
5. 前記溝または前記貫通孔は、前記パターン部を避けた位置に形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のモールド。
6. インプリント用のモールドであって、
   第１面と該第１面とは反対側の第２面とを有する基材と、
   前記基材に固定され、前記基材の部分の変形を規制する規制部材と、
   を有し、
   前記基材の前記第１面には、インプリントされるべきパターンを有するパターン部が形成されており、
   前記基材の前記第２面が平坦な第１状態と前記基材が前記パターン部側に撓んだ第２状態との間で前記基材が変形できるように、前記基材の前記第２面における前記パターン部を取り囲む周辺部が前記規制部材と固定され、
   前記規制部材は、前記第１状態にある前記基材が前記パターン部側とは反対側に撓むのを規制する、
   ことを特徴とするモールド。
7. 前記規制部材には、前記規制部材の上下の空間を連通する圧力制御用の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のモールド。
8. 前記貫通孔は、前記パターン部を避けた位置に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のモールド。
9. 前記規制部材の前記基材側とは反対側の面に凹部が形成されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のモールド。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載のモールドを用いて基板の上のインプリント材にパターンを形成することを特徴とするインプリント装置。
11. 請求項１０に記載のインプリント装置を用いて基板の上にパターンを形成する工程と、
    前記パターンが形成された基板を加工する工程と、
    を含み、前記加工された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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