JP2023118658A - インプリント装置、異物除去方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便にモールドとモールド保持部との間に存在する異物を除去できる仕組みを有するインプリント装置を提供することを目的としている。【解決手段】 モールドを用いて基板上に硬化性組成物のパターンを形成するインプリント装置において、モールド保持部で保持される部材を当該部材の面と垂直方向に変形させている状態で、部材を保持するモールド保持部と部材との間に気流を発生させて異物を除去する。【選択図】 図４

Description

本発明は、インプリント装置、異物除去方法及び物品の製造方法に関するものである。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加えて、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）を形成できるインプリント技術が注目されている。インプリント技術は、基板上に未硬化のインプリント材を供給（塗布）し、かかるインプリント材とモールド（型）とを接触させて、モールドに形成された微細な凹凸パターンに対応するインプリント材のパターンを基板上に形成する微細加工技術である。そして、このようなモールドはモールド保持部（モールドチャック）で吸着保持されることが一般的である（特許文献１）。

特表２００８－５０４１４１号公報

このようなインプリント装置では、モールド保持部とモールドとの間にゴミなどの異物が付着していると、異物の影響によりモールドの裏面に傷が生じたり、吸着圧が低下することによりモールドを保持できなくなることが懸念される。

従来は、異物が発見された場合には一度モールドをモールド保持部から取り外して異物を除去するクリーニング処理を行う必要があったため、簡便に異物を除去することができず、装置稼働率の低下を引き起こしていた。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、簡便にモールドとモールド保持部との間に存在する異物を除去できる仕組みを有するインプリント装置を提供することを目的としている。

上記課題を鑑み、本発明のインプリント装置は、モールドを用いて基板上に硬化性組成物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、前記モールドを保持するモールド保持部と、前記モールド保持部で保持される部材を当該部材の面と垂直方向に変形させた状態で、前記モールド保持部と部材との間に気流を発生させて異物を除去するように制御する制御部と、を有する。

さらに、本発明のインプリント装置は、モールドを用いて基板上に硬化性組成物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、前記モールドを保持するモールド保持部と、搬送部で保持された部材の少なくとも一部が前記モールド保持部から離間した状態で、前記モールド保持部と前記部材との間に気流を発生させて異物を除去するように制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡便にモールドとモールド保持部との間に存在する異物を除去できる有利な構成を提供することができる。

本発明にかかるインプリント装置の構成を示す概略図である。 （ａ）インプリント装置のモールド保持部の構成を示す側面図である。（ｂ）モールド保持部を下側から見た図である。 異物除去処理を説明するためのフローチャートである。 （ａ）第１の異物除去処理（ｂ）第２の異物除去処理を説明する図である。 （ａ）第１の異物除去処理（ｂ）第２の異物除去処理を説明する図である。 異物除去処理時に不活性ガスや除電手段などの異物除去効率を向上させる手法を説明する図である。 インプリント装置のモールド保持部の構成を示す側面図である。 異物除去処理を説明するためのフローチャートである。 従来行われていた異物除去処理を説明する図である。 物品の製造方法を説明するための図である。 異物除去処理を説明する図である。 モールド保持部５を下側から見た図である。

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、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。図１では、互いに直交する３軸方向に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義している。

インプリント装置１００は、半導体デバイスなどの製造プロセスで使用されるリソグラフィ装置であって、インプリント処理のサイクルを繰り返すことによって基板の複数のショット領域にパターンを形成するように構成されている。インプリント装置１００は、パターンが形成されたモールドと基板に供給（塗布）されたインプリント材とを接触させた状態でインプリント材（硬化性組成物）を硬化させ、硬化したインプリント材からモールドを引き離すことで基板上にパターンを転写する。

すなわち基板の各ショット領域に対するインプリント処理は、供給処理と、押印処理と、硬化処理と、離型処理とを含む。供給処理は、基板上にインプリント材を供給する処理である。押印処理は、モールドと基板上のインプリント材とを接触させる処理である。モールドと基板上のインプリント材とを接触させる、即ち、モールドをインプリント材に押し付けることによって、インプリント材がモールドのパターン領域（パターンの凹部）に充填される。硬化処理は、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る処理である。離型処理は、基板上の硬化したインプリント材からモールドを引き離す処理である。

インプリント装置１００は、図１に示すように、モールド４を吸着保持し固定するモールド保持部（モールドチャック）５と、基板１を吸着保持し固定する基板ステージ２と、硬化部８と、ベースフレーム３と、ディスペンサ９（吐出部）、制御部１２とを有する。さらにインプリント装置１００は、スコープ１０やモールド形状補正ユニット１１を備えている。

基板ステージ２は、基板１をＸＹ方向及びＸＹ面内回転方向に移動させ、基板１を位置決めし、モールドチャック５に保持されたモールド４に対向する基板１の部分（ショット領域）を変更することが可能である。基板ステージ２には、移動位置を検出する変位センサ２ａが備わっておりその検出値をもとに基板ステージ２をモータ駆動し、正確な位置へ移動させることができる。変位センサ２ａは、レーザ干渉計やエンコーダなどを用いることができる。ベースフレーム３は、基板ステージ２の案内、保持を行う。

モールド４は、メサ部４ａの表面に凹凸状のパターン構造が刻まれており、さらにメサ部４ａの領域以外が基板１に接触することがないようモールド基材から出っ張った段差構造とされている。またメサ部４ａの反対側の面は、メサ部４ａが変形しやすいように凹部領域４ｂが設けられている。これによりメサ部４ａが設けられている領域のモールド４の厚みが薄くなっており、メサ部４ａのパターン形状が変形しやすくなっている。

モールド４を保持するモールド保持部５には上下駆動を行う駆動装置６が接続されている。駆動装置６は、インプリント装置１００本体の定盤７に固定されており、モールド４を基板上の未硬化の硬化性組成物へ押しつける動作を行う。モールド４の材料としては、金属、シリコン（Ｓｉ）、各種樹脂、各種セラミックなどを用いることができる。但し、インプリント材として、光硬化性の樹脂材料などを用いる場合には、石英、サファイア、透明樹脂などの光透過性の材料が用いられる。

硬化部８は、基板上に供給された硬化性組成物を硬化させる。硬化部８は、硬化性組成物の種類に応じて、これを硬化可能な構成を有する。例えば、硬化性組成物が光硬化性の樹脂材料であれば、硬化部８は、基板上の硬化性組成物に光を照射する光照射機構で構成され、特に、紫外線領域の波長を有する光（ＵＶ光）を一般的に照射する。硬化性組成物が熱硬化性の樹脂材料であれば、硬化部８は、基板上の硬化性組成物を加熱する加熱機構で構成される。本実施形態では、光硬化性の硬化性組成物の例を用いて以下説明を行う。

紫外線照射部として機能する硬化部８は、モールド４を透過して硬化性組成物に紫外光８ａなどの硬化光を照射して硬化させる。硬化部８内には、照射タイミングを制御するシャッタ部８ｂを備えている。

硬化性組成物には、モールド４のパターン充填時には流動性を有し、インプリント処理後に形状を保持するように固体であることが求められる。このため、硬化性組成物には、光硬化性の樹脂材料、熱硬化性の樹脂材料、熱可塑性の樹脂材料などが用いられる。特に、光硬化性の樹脂材料は、硬化プロセスにおいて温度変化を必要とせず、モールド４や基板１、インプリント装置１００の各部材の熱膨張及び収縮による基板上に形成されるパターンの位置及び形状の変化が少ないため、半導体デバイスなどの製造に適している。

硬化性組成物は、スピンコート法、スリットコート法、スクリーン印刷法などで予め基板上に供給（塗布）してもよいし、空圧式、機械式、インクジェット式などのディスペンサ９を用いてインプリント装置内で基板上に供給してもよい。

ディスペンサ９で塗布する手法では、モールド４のパターンの粗密に応じて、基板上に供給する硬化性組成物の供給量を局所的に調整することが可能であるため、基板上に形成される硬化性組成物の残膜厚の精度を高めることができる。また、基板上に硬化性組成物を供給してからモールド４を硬化性組成物に接触させるまでを短時間で行うことが可能となるため、高揮発性及び低粘度の材料を選択することで充填時間を短縮することができる。従って、高精度、且つ、高スループットが要求される半導体デバイスなどの製造に有利である。

ディスペンサ９を用いて硬化性組成物を塗布する場合には、基板１をディスペンサ９の下側で走査させることで、塗布することができる。

基板１には、加工後の利用法に応じた材料が選択される。例えば、半導体デバイスとしての用途であればシリコン（Ｓｉ）を、光学素子としての用途であれば石英、光学ガラス、透明樹脂を、発光素子としての用途であれば窒化ガリウム（ＧａＮ）やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を、基板１の材料とする。

スコープ１０は、内部に光学レンズ、照明、画像検出センサを備えており、モールド４と基板１にあるアライメントマークの相対的な位置ズレを検出する。そのズレ量をもとに基板ステージ２を微小移動させて位置補正することで、モールド４と基板１との位置合わせを行うことができる。

モールド形状補正ユニット１１はモールド保持部５上に搭載されている。モールド４の側面に力を加えることでモールドの形状を変えることができる。すなわちモールド４のメサ部４ａに設けられているパターン形状を補正し、所望の形状に変形させることができる。

制御部１２は、ＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１００の各部を制御して、インプリント処理の各種制御を行うことができる。さらに、制御部１２は、スコープ１０の位置合わせ情報、基板ステージ２の位置情報、モールド形状補正ユニット１１の与える荷重の情報を元に計算し、最適な位置合わせ制御を行うことができる。

インプリント装置１００の構成は、上述した機能を満たせば、図１に示す構成に限定されるものではない。例えば、モールド４と基板１とを硬化性組成物を介して接触させる際に、基板１を移動させるのではなく、モールド４を移動させる構成としてもよいし、基板１及びモールド４の両方を移動させる構成としてもよい。また、硬化部は、モールド４の側ではなく、基板１の側に配置してもよい。

次に図２を用いてインプリント装置１００のモールド保持部５の構造について詳細に説明する。図２（ａ）は、インプリント装置１００を側面（Ｙ軸方向）から見た図であり、図２（ｂ）は、インプリント装置１００のモールド保持部５を装置の下側（Ｚ軸方向）から見た図である。モールド４は、モールド保持部５に設けられた第１の突起部５ａと第２の突起部５ｃとで支持されている。第１の突起部５ａと第２の突起部５ｃは、図２（ｂ）からわかるように、モールド４の裏面に接するようにそれぞれ円環状に設けられている。第１の突起部５ａと第２の突起部５ｃに囲まれた領域５ｂ内を、配管５１のモールド保持部側の面の開口部を介して真空源となる真空ポンプ３２で真空吸引することで、モールド４はモールド保持部５に吸着保持されている。

配管５１の経路には流量計５２が設けられており、配管内に流れる気体の流量を測定することができるように構成されている。なお、真空源としては、エジェクタのような別のタイプの真空源を用いてもよい。

モールド４のメサ部４ａの裏面に設けられた凹部領域４ｂとモールド保持部５で囲まれた空間領域５３には、その空間を加圧、減圧するための配管５４が接続されている。配管５４は、二分岐されて真空源の真空ポンプ３０と加圧源の加圧ポンプ３１につながっており、圧力の制御ができるように途中に圧力比例制御弁４０、圧力比例制御弁４１がそれぞれ設けられている。これらの構造により、空間領域５３を加圧や負圧といった所望の圧力とすることが可能である。また、精度よく圧力を制御できるように空間領域５３の近くに、圧力センサ（不図示）を設けてもよい。

モールド形状補正ユニット１１は、駆動部１１ａ、駆動伝達部１１ｂ、ロードセル部１１ｃで構成されており、モールド側面に所望の力を与えて、モールド形状を変形させることが可能である。またモールド側面の押印する位置を上下に調整できるように構成されている。

モールド保持部５と本体定盤７とは、駆動６を介して保持されている。押印駆動源６は、可動部６ａ、固定部６ｂで構成されており、具体的にはボイスコイルモータやリニアシャフトモータが用いることができる。これらは摩擦箇所がなく異物の発生リスクに対して有利であるが、それ以外のボールねじの回転モータ、エアシリンダ、ピエゾ素子アクチュエータなど摩擦箇所の有る駆動源でも異物吸引対策等を施して使用してもよい。さらに押印駆動源６は、押印駆動の運動方向を支持したり、拘束したりするガイドやバネ部も用いて構成されている。

モールド保持部５には、図２（ｂ）からわかるように３か所の押印駆動源６が設けられており、中心部にモールド４が吸着保持されている。さらにモールド形状補正ユニット１１の駆動伝達部１１ｂ及びロードセル部１１ｃが、モールド４の各端面に接するようにそれぞれ複数個設けられている。

図１及び図２を用いて説明した本発明に係るインプリント装置１００では、配管５１を介して印加される真空圧によりモールド４はモールド保持部５から落下せずに保持されており、保持された状態での流量計５２の値は、理想的には流れのない０Ｌ／ｍｉｎである。

しかしながら、モールド保持部５の第１の突起部５ａや第２の突起部５ｃは、表面の粗さや平面度の誤差で、隙間が全くない状態でモールド４と接触しているわけではい。そのため正常に吸着保持されている場合でも、０．３Ｌ／ｍｉｎ以下の少量の流量を検知している。さらに、周辺空間や部材表面にある異物の粒子が、第１の突起部５ａや第２の突起部５ｃとモールド４との間に挟み込まれた場合、空気の漏れが顕著となり流量計５２は、例えば０．５Ｌ／ｍｉｎ以上の大きな流量を検出することになる。

つまり、異物の粒子を挟み込むことにより真空度が低下するため、モールド４を保持するための十分な吸着圧を確保できず、モールド４の保持を継続できないことが懸念される。また、異物の粒子が存在する状態でモールド形状補正ユニット１１などによるモールド形状変形を行うことで、モールド裏面を傷つけてしまうことも懸念される。

このような異物の粒子が存在する場合の対策としては、従来はインプリント装置１００の稼働を止め、一度モールド４をモールド保持部５から取り外して異物を除去するための処理を行う必要があった。

図９に従来行われていた異物除去処理の方法を示す。ここでは配管やセンサなどは省略して示している。図９では、第１の突起部５ａの表面に異物１８が存在する状況を例示している。インプリント装置１００でよくみられる異物粒子のサイズは、小さくて１００ｎｍ前後、大きくて３００μｍ程度の大きさである。図９（ａ）に示す異物除去処理の方法では、その異物を除去するために、モールド搬送ハンド１４に保持された工具１３が用いられている。工具１３は、表面が粘着性の材質でできており、その表面を第１の突起部５ａや第２の突起部５ｃへ接触させ異物１８を工具１３側へ付着させることで、突起部から異物を除去していた。図９（ｂ）に示す異物除去処理の方法では、オペレータが除去工具の柄１５ａを持ち除去している例である。除去工具の先端部１５ｂは、粘着性を持ったものや、溶剤を含んだスポンジ形状の物を用い、このような先端部１５ｂを第１の突起部５ａや第２の突起部５ｃへ接触させ異物１８を除去工具側へ付着させることで、突起部から異物を除去していた。

このような従来行われていた除去方法では、短時間で異物を除去することができず、装置稼働率の低下を引き起こしていた。以下、本発明における異物の除去方法について詳細に説明する。

図３に本実施形態の異物除去処理のフローチャートを示す。図３のフローチャートに示す処理は、制御部１２がインプリント装置１００の各構成要素を制御することにより実現される。なお、図３のフローチャートの例では、インプリント処理の直前及びインプリント処理の際中に異物除去を行う例を用いて説明するが、適宜所望のタイミングで以下説明する異物除去処理を行ってもよい。また、インプリント処理の直前や処理の際中以外のタイミングで除去処理を行う場合には、パターンを有するモールド以外の部材をモールド保持部５で保持させて除去処理を行ってもよい。このような部材としては、モールドと同様にモールド搬送ハンド１４で搬送可能であり、圧力を加えることで変形できればよい。

ステップＳ３０１では、インプリント装置１００の稼働が開始すると、制御部１２は、モールド搬送ハンド１４（搬送部）でモールド４をモールド保持部５へと搬入する。そして、モールド保持部５にモールド４を接触させ、配管５１に真空圧をかけて吸着保持させる。

ステップＳ３０２では、制御部１２は、流量計５２を用いて配管５１内の流量を計測し、モールド４とモールド保持部５との間に異物を挟み込むことなく、モールド４が正しく吸着保持されているかを判断する。具体的には、流量計５２で測定される吸着流量が所定の閾値以下であるかを判断する。吸着流量が所定の閾値以下である場合には、異物を挟み込むことなくモールド４は正しく吸着保持されていると判断され、Ｓ３０５に進む。一方吸着流量が所定の閾値より大きいと判断された場合には、異物などの影響により正しく吸着保持されていない可能性があるため、異物が存在すると判断し、Ｓ３０３に進み異物除去処理を行う。

Ｓ３０３及びＳ３０４では、制御部１２は、図４（ａ）に示す第１の異物除去処理（内側）と、図４（ｂ）に示す第２の異物除去処理（外側）を順番に行い異物の除去を行う。なお、ここでは内側の次に外側という順番で行う例を用いて説明するが、逆でもかまわない。

第１の異物除去処理の際には、モールド４は当該モールド面と垂直方向（Ｚ軸方向下側）に基板の側に凸形状となるように変形させた状態（第１の変形状態）で行われる（図４（ａ））。そして第２の異物除去処理の際には、第１の異物除去処理の際とは反対方向であるモールド４を当該モールド面と垂直方向（Ｚ軸方向上側）に基板の側に凹形状となるように変形させた状態（第２の変形状態）で行われる。なお、このような異物除去処理は、インプリント処理に用いられるモールド４を保持状態のまま行うこともできるが、パターンを有するモールド４を用いない異物除去専用のモールドに変更してから行ってもよい。

図４（ａ）を参照して第１の異物除去処理（内側）について詳細を説明する。配管５４を介して加圧ポンプ３１で空間領域５３を加圧することにより、モールド４は面に垂直方向である、下側に凸形状となるように変形している。同時に、配管５１に接続される真空ポンプ３２で領域５ｂを真空に引いていることにより、モールド４は、モールド保持部５に保持され続けている。すなわち、加圧ポンプ３１による加圧と真空ポンプ３２による真空吸引とのバランスを制御することで、下側に凸形状としつつむモールド保持部５で保持している。

このようにモールド４の形状を変形させることで、モールド４の裏面は第１の突起部５ａとの間で隙間が生じている状態となる。このとき、空間領域５３から配管５１の方向に気体の流れが発生するため、第１の突起部５ａとモールド４の裏面との間に異物が挟み込まれているような場合には、異物は気流の流れで運ばれて除去されることになる。モールド４の変形によって生じる隙間は、数μｍから１００μｍ程度となるため、上述のようなサイズの異物であれば除去することができる。

また、モールド４の下側に凸形状とする形状変形は、上述のように加圧ポンプ３１による空間領域５３の加圧だけでも可能であるが、モールド形状補正ユニット１１で代替もしくは併用してもよい。すなわち、モールド形状補正ユニット１１によってモールドの側面に力を与えることで、凸形状とする変形を大きくすることができる。なお、下側に凸形状とする際には、モールド端面の上側にモールド形状補正ユニット１１で力を加えることが好ましい。

次に図４（ｂ）を参照して第２の異物除去処理（外側）について詳細に説明する。配管５４を介して真空ポンプ３０で空間領域５３を真空吸引することにより、モールド４は面に垂直方向である上側に凸形状となるように変形させている状態である。同時に、配管５１を介して真空ポンプ３２により領域５ｂを真空に引いている。

このようにモールド４の形状を変形させることで、モールド４の裏面は第２の突起部５ｃとの間で隙間が生じている状態となる。このとき、外側から配管５１の方向に気体の流れが発生するため、第２の突起部５ｃとモールド４の裏面との間に異物が挟み込まれているような場合には、異物は気流の流れで運ばれて除去されることになる。モールド４の変形によって生じる隙間は、数μｍから１００μｍ程度となるため、上述のようなサイズの異物であれば除去することができる。

また、モールド４の上側に凸形状とする形状変形も、上述のように真空ポンプ３０による空間領域５３の真空吸引だけでも可能であるが、モールド形状補正ユニット１１で代替もしくは併用してもよい。すなわち、モールド形状補正ユニット１１によってモールドの側面に力を与えることで、凸形状とする変形を大きくすることができる。なお、上側に凸形状とする際には、モールド端面の下側にモールド形状補正ユニット１１で力を加えることが好ましい。

このようなＳ３０３及びＳ３０４で異物除去処理が終わった後、再度Ｓ３０２に戻りモールド４がモールド保持部５に吸着されたかどうか再度確認する。ここで吸着されたと判断された場合にはＳ３０５に進み、吸着されなかった場合には再度異物除去処理を行うことで、確実に異物除去を行うことができる。なお、複数回繰り返しても正しく吸着できないような場合にはエラーとして処理を中止してもよい。

Ｓ３０５では、制御部は、基板の複数のショット領域それぞれに対するインプリント処理を開始する。インプリント処理後もＳ３０６に示すようにＳ３０２と同様のモールド保持部５の吸着確認を常時監視する。そして、Ｓ３０６で吸着されなくなったと判断された場合には、異物が存在すると判断し、インプリント処理を一旦停止し、Ｓ３０７の第１の異物除去処理及びＳ３０８の第２の異物除去処理を行う。Ｓ３０６乃至Ｓ３０８の処理は、Ｓ３０２及びＳ３０４と同様であるため説明を省略する。なお、Ｓ３０７及びＳ３０７の異物除去処理は、異常が発見されたタイミングにインプリント処理がなされたショット領域の次のショット領域に対するインプリント処理を行う前に行われることが好ましい。すなわち、ショット領域に対するインプリント処理と当該ショットの次のショット領域に対するインプリント処理の間に行う。

Ｓ３０７及びＳ３０８の異物除去処理終了後に再度Ｓ３０６に戻り、モールド４がモールド保持部５に吸着されたか確認し、吸着された場合にインプリント処理を復帰する。さらにＳ３０９で基板の全ショット領域に対するインプリント処理が完了するまで処理を継続する。

以上のような実施形態によれば、モールドがモールド保持部で吸着されていないと確認された場合に、モールドの裏面の異物除去処理を行うことで、モールドをインプリント装置１００から取り外さなくとも異物除去を行うことができる。すなわち簡便に異物の除去を行うことができ、異物除去にかかる時間を削減することができる。

また、内側と外側といった２段階で異物の除去処理を行うことで、同じ真空源の真空圧能力でも限られた領域に早い流速の気流を発生させることができ、高い異物処理性能を発揮させることができる。また、除去された異物は配管５１で吸引されるため、装置内へまき散らされることがないため、他の領域が汚染する可能性を低減することができる。

なお、図４の例では、モールド搬送ハンド１４でモールド４を支えているもしくはモールド搬送ハンド１４がモールド４の下側に位置している状態で異物除去処理を行っている。このように下側にモールド搬送ハンド１４を位置させている状態で異物除去処理を行うことで、モールド４落下のサポートとすることができる。また、モールド搬送ハンド１４で支えられている状態の場合には、すなわち第１の突起部および第２の突起部の少なくとも一方がモールド４と接触または近接している状態であれば、モールド４が吸着されてなくとも異物除去処理を行うことができる。

また、図５で示すようにモールド搬送ハンド１４を設けない状態で異物除去処理を行うこともできる。図５（ａ）は、第１の異物除去処理に対応する図であり、図５（ｂ）は、第２の異物除去処理に対応する図である。モールド搬送ハンド１４を使用しない場合には、モールドの落下リスクを低減するために、第１の異物除去処理の際には特に、空間領域５３を加圧する力よりも十分に真空ポンプ３２で吸引する力を大きくする必要がある。搬送ハンドを使用しないことで、インプリント工程中での異物除去工程の時間短縮ができ、生産性低下をさらに軽減することが可能である。

また、モールド保持部５に設ける配管５１の開口部は、図１２のように設けてもよい。図１２は、モールド保持部５の下側から見た図である。配管５１の開口部は、第１の突起部５ａと第２の突起部５ｃに囲まれた領域に複数設けてもよく、図１２の例では円周均等に４か所設けている。異物除去のためには第１の突起部５ａと第２の突起部５ｃに囲まれた円環領域にできるだけ均等な気体の流れを発生させた方が有利であり、配管５１の開口部は流速の分布をできるだけ抑えるために図１２に示すように配管５１の開口部を多く配置してもよい。

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態で説明した異物除去処理の効果を向上させる構成について説明する。第１実施形態と同様な部分については説明を省略する。

図６は、第２の異物除去処理に対応する図であり、図４（ｂ）で示した構成に加え、モールド保持部５に、ヘリウムなどの不活性ガスを供給するガス供給口１６（ガス供給部）が設けられている。ガス供給口１６は、モールド４の側面部に複数配置されており、モールド４の中心側に向けて不活性ガスを吹き付けることができるように設けられている。

ガス供給口１６は、配管５５を介してヘリウムガスなどの不活性ガスタンク３３に接続されており、配管途中に設けられた不図示のオンオフの切り替え弁や流量制御弁によってガスの供給を制御することができる。異物除去の工程時にヘリウムなどの不活性ガスを吹き付けることによって、モールド周辺空間の異物に除電効果を与えることができる。電位を帯びた異物は、部材の表面に張り付き、気流による異物除去を難しくする作用があり、不活性ガスによる除電効果は、その悪影響をなくすか、軽減することができる。なお、このような不活性ガスはモールド４の側面側から供給するため、図６に示すような第２の異物除去処理（外側）の際に特に有効に作用するため、少なくとも第２の異物除去処理時に供給することが好ましい。

また、異物除去処理の効果を向上させる他の手法としては、モールド搬送ハンド１４にイオナイザなどの除電手段１７を設ける手法がある。イオナイザで雰囲気中の空気をイオン化すると、除電可能領域にある異物は除電効果を得ることができる。つまりイオナイザにより第１及び第２の突起部５ａ，ｃの異物を除電することで異物除去効果を向上させることができる。イオナイザは、できるだけモールドの近くで配置することが好ましく、モールド搬送ハンド１４に構成することが好ましい。モールド搬送ハンド１４に設けることにより、第１及び第２の突起部５ａ、ｃの異物のみならず、モールドのパターン部の異物にも同時に除電効果を与えることができる。なお除電手段の具体的な構成は、放電方式やＸ線方式など、効果や除電領域のサイズ、安全性を加味して選定することが好ましい。

さらに、異物除去処理の効果を向上させる他の手法としては、モールド形状補正ユニット１１を用いる方法が考えられる。モールド形状補正ユニット１１は、モールド４の端面に供給する力を発生させる駆動源１１ｄが、モールド保持部５上に構成されており、さらに、駆動源の力を効率的にモールドに伝えるための駆動伝達部１１ｂと支点１１ｅが設けられている。微少な異物は、一般的に異物自体の持った電位や、表面粗さ、粘着性により、部品表面に張り付きやすい状態であり、周期的な振動や気体の衝撃波によって異物を張り付いた状態から分離させて空中に浮き上がることが分かっている。すなわち、モールド形状補正ユニット１１の駆動源１１ｄによって大小の力の発生を繰り返すことで、モールドに周期的な振動を与えることができる。異物除去処理時にこのようなモールド形状補正ユニット１１の動作を行うことで、モールド４裏面に付いた異物の除去効率を向上させることができる。

また、配管５１で真空圧をかけながら、配管内の圧力比例制御弁４２を開閉させる繰り返し動作をおこなうことで、衝撃波が気体を伝播して異物に伝わり、異物除去に寄与することもできる。その他、押印駆動源６の往復運動も、周期的な振動を異物に伝えることが可能である。

以上のような、異物除去処理の効果を向上させる手法を、第１実施形態で説明した異物除去処理において併用して用いることで、より効率的に異物所除去を行うことができる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態では、異物除去処理として第１の異物除去処理と第２の異物除去処理を順に行う方法を説明したが、本実施形態においては、異物の位置を特定し、特定された異物の位置に応じた異物除去処理を行う方法について説明する。なお、第２実施形態で説明した異物除去処理の効果を向上させる手法は、本実施形態に対しても適用することができる。以下、第１実施形態と異なる部分を中心に説明を行い、同様の部分については説明を省略する。

図７は、本実施形態のインプリント装置１００のモールド保持部５の構成を示す側面図である。図４に示す構成と比べると、第３の突起部５ｄが第２の突起部５ｃの外側に追加されている。第３の突起部５ｄもインプリント装置１００のモールド保持部５を装置の下側（Ｚ軸方向）から見たときに、モールド４が保持できるように円環状に設けられている。

さらに第３の突起部５ｄと第２の突起部５ｃとで囲まれた領域５ｅが、配管５５を介して加圧ポンプ３４で加圧できるような構成になっている。

そして流量計５２による流量を、領域５ｅを加圧ポンプ３４で加圧した際と、空間領域５３を加圧ポンプ３１で加圧した際とを比較して判別することで、第１の突起部５ａまたは第２の突起部５ｃのいずれの位置に異物が付着しているかを判別できる。すなわち、領域５ｅを加圧した際に、流量計５２の流量が大きくなった場合には、第１の突起部５ａとモールド４との間に異物が存在しているといえ、第１の異物除去処理を行う。そして空間領域５３を加圧した際に、流量計５２の流量が大きくなった場合には、第２の突起部５ｃとモールド４との間に異物が存在しているといえ、第２の異物除去処理を行う。

図８に本実施形態の異物除去処理のフローチャートを示す。図８のフローチャートに示す処理は、制御部１２がインプリント装置１００の各構成要素を制御することにより実現される。

Ｓ３０１及び、Ｓ３０２の処理は図３の処理と同様であるため説明を省略する。Ｓ１２０１において、制御部１２は、空間領域５３を加圧した際の流量計５２の流量と、領域５ｅを加圧した際の流量計５２の流量を測定する。

Ｓ１２０２において、制御部１２は、異物がモールド４の内側と外側のいずれの位置に存在しているか、すなわちモールド４の内側と外側とのいずれで流量の増加があるかを判断する。Ｓ１２０２で外側にあると判断された場合にはＳ３０４に進み第２の異物除去処理を行い、Ｓ１２０２で内側にあると判断された場合にはＳ３０３に進み第１の異物除去処理を行う。なお、Ｓ１２０１でいずれの流量も大きい場合には、第１の異物除去処理及び第２の異物除去処理の両方を順に行うようにしてもよい。インプリント処理開始後の異物除去に関しても処理は同様であるため、説明を省略する。

本実施形態のように、異物の位置を特定し、特定した異物の位置に限定した異物除去処理を行うことで、簡便な異物の除去処理工程にかかる時間をさらに短縮することが可能となる。

＜第４実施形態＞
本実施形態ではモールド４をモールド保持部５で吸着させずに離間した状態で異物除去処理を行う方法について説明する。図１１は、本実施形態の異物除去処理を示す図である。モールドをモールド搬送ハンド１４で保持している状態で、当該モールドとモールド保持部５の第１の突起部５ａと第２の突起部５ｃと近接させている状態で異物除去処理を行う。

このとき、モールド保持部５とモールド４との距離は、配管５１に真空圧をかけてもモールド４に吸着されない距離であることが必要であり、実績により０．１～０．２ｍｍ程度であることが好ましい。第１の突起部５ａと第２の突起部５ｃとはそれぞれ円環状に設けられており、配管５１の開口部は、第１の突起部５ａと第２の突起部５ｃで囲まれた領域に設けられている。そして配管５１の開口部から気体を吸引することで異物除去処理の際に気体の流れが第１の突起部５ａの内側から配管５１の開口部へ、第２の突起部５ｃの外側から配管５１の開口部へと流れる。なお、このとき配管５４の状態は、少なくとも気体の流れを止めないように大気圧に開放された方がよい。もしくは、配管５１へ向かう気流の流れを補う範囲で加圧状態（気体を供給）としておくことが好ましい。

このようにモールド保持部とモールドの間に一定の隙間を設けて一様の流速をモールド裏面に発生させることで、異物を除去することができる。実績では、流量は３～６Ｌ／ｍｉｎといった比較的低速の流量であっても、サイズが大きめで、比重の小さい非金属のような異物を除去することができた。

さらに、気体の流れを一様にするよりも流速の変化をつけることで、異物の除去効果を上げることもできる。例えば配管５１や配管５４に開閉弁や比例弁を接続してある周期で開閉動作をさせることで可能である。または、インプリントヘッドのＺ駆動機構を用いてモールド保持部を上下に動かし隙間の距離を周期的に動かすことで気体の流速に変化を持たせて異物を移動させやすくすることが可能である。

なお、モールド搬送ハンド１４に変形装置を設け、モールド搬送ハンド１４上で第１の実施形態のようにモールドを変形させながら、すなわちモールドをモールドの面と垂直方向に変形させた状態で隙間の距離の分布を持たせた状態で異物の除去を行ってもよい。さらに、モールド搬送ハンド１４には、第２の実施形態と同様に、除電手段１７を設けてもよい。このようにモールド搬送ハンドを用いる方法は、シーケンス上各ユニットの動作に時間を要してしまうが、モールドがウエハ上に落下するリスクがないため、吸着によるモールド保持を気にすることなく、自由なモールド変形の形状や量を設定する事が可能である。

また、本実施形態においても、パターンを有するモールド以外の部材をモールド保持部５で保持させて除去処理を行ってもよい。

〈物品の製造について〉
以上説明したインプリント装置１００を用いて形成される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、図１０を用いて、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。まず図１０（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１０（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１０（ｃ）に示すように、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１０（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。

そして物品の製造方法には、基板に供給（塗布）されたインプリント材に上記のインプリント装置（インプリント方法）を用いてパターンを形成する工程と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工する工程も含まれる。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利であるといえる。

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。

１ 基板
２ 基板ステージ
４ モールド
５ モールド保持部
８ 硬化部
１２ 制御部

Claims (21)

1. モールドを用いて基板上に硬化性組成物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、
   前記モールドを保持するモールド保持部と、
   前記モールド保持部で保持される部材を当該部材の面と垂直方向に変形させた状態で、前記モールド保持部と部材との間に気流を発生させて異物を除去するように制御する制御部と、
   を有することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記モールド保持部と当該モールド保持部で吸着保持される部材との間に隙間が生じている場合に、気流を発生させ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. 前記モールド保持部で保持される前記部材の変形は、前記部材の端面に力を加えることで行われ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。
4. 前記モールド保持部で保持される前記部材の変形は、前記部材の前記基板に接する面とは反対側の面に圧力をかけることで行われ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。
5. 前記制御部は、前記部材の面を前記基板の側に凸形状となる第１の変形状態または、前記部材の面を前記基板の側に凹形状となる第２の変形状態で、前記気流を発生させ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。
6. 前記制御部は、前記モールド保持部と前記部材との間の異物が存在する位置を特定し、前記特定された異物の位置に応じて前記部材の面を変形させ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。
7. 前記モールド保持部は、第１の突起部と第２の突起部とを有しており、
   前記制御部は、前記第１の突起部と前記第２の突起部と前記部材とで構成される領域を減圧することにより、前記モールド保持部と部材との間に気流を発生させ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。
8. 前記第１の突起部と前記第２の突起部とは、それぞれ円環状に設けられており、
   前記第１の突起部と前記第２の突起部との間の領域に設けられた開口部を介して減圧することで、気流を発生させることを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
9. 前記モールド保持部と部材との間に不活性ガスを供給するガス供給部をさらに有し、
   前記制御部は、気流に前記不活性ガスが含まれるように前記ガス供給部を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。
10. 前記モールド保持部に前記モールドが保持されるように、当該モールドを搬送する搬送部をさらに有し、
    前記制御部は、前記異物の除去を、前記部材の下側に前記搬送部が位置している状態で行うことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
11. 前記搬送部は、除電手段を有し、
    前記除電手段による除電を行っている状態で、前記制御部は、気流を発生させるように制御する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. 前記インプリント装置は、基板上の複数のショット領域に対して順番にインプリント処理を行う装置であり、
    前記制御部は、前記気流の発生による異物の除去処理を、ショット領域に対するインプリント処理と当該ショットの次のショット領域に対するインプリント処理の間に行うことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
13. モールドを用いて基板上に硬化性組成物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、
    前記モールドを保持するモールド保持部と、
    搬送部で保持された部材の少なくとも一部が前記モールド保持部から離間した状態で、前記モールド保持部と前記部材との間に気流を発生させて異物を除去するように制御する制御部と、
    を有することを特徴とするインプリント装置。
14. 前記制御部は、前記モールド保持部で保持される部材を当該部材の面と垂直方向に変形させた状態で、前記モールド保持部と部材との間に気流を発生させるように制御す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. 前記モールド保持部は、第１の突起部と第２の突起部とを有しており、
    前記制御部は、前記第１の突起部と前記第２の突起部と前記部材とで構成される領域を減圧することにより、前記モールド保持部と前記部材との間に気流を発生させ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。
16. 前記第１の突起部と前記第２の突起部とは、それぞれ円環状に設けられており、
    前記第１の突起部と前記第２の突起部との間の領域に設けられた開口部を介して減圧することで、気流を発生させることを特徴とする請求項１５に記載のインプリント装置。
17. 前記搬送部は、前記モールド保持部に前記モールドが保持されるように、当該モールドを搬送す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。
18. 前記搬送部は、除電手段を有し、
    前記除電手段による除電を行っている状態で、前記制御部は、気流を発生させるように制御す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。
19. モールドを用いて基板上に硬化性組成物のパターンを形成するインプリント装置における異物除去方法であって、
    モールド保持部で保持される部材を当該部材の面と垂直方向に変形させる工程と、
    前記部材が変形している状態で、前記部材を保持するモールド保持部と前記部材との間に気流を発生させる工程と、
    を有することを特徴とする異物除去方法。
20. モールド保持部で保持されるモールドを用いて基板上に硬化性組成物のパターンを形成するインプリント装置における異物除去方法であって、
    搬送部で保持された部材の少なくとも一部が前記モールド保持部から離間させる工程と、
    前記部材の少なくとも一部が前記モールド保持部から離間している状態で、前記モールド保持部と前記部材との間に気流を発生させる工程と、
    を有することを特徴とする異物除去方法。
21. 請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて、パターンを基板上に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された基板を処理する工程と、
    前記処理された基板を用いて物品を製造する物品製造方法。

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