JP2023177486A - インプリント装置、インプリント方法、及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンを形成するインプリント領域外におけるインプリント材の硬化抑制が可能なインプリント装置を提供する。
【解決手段】パターン部を有する型を用いて、インプリント材が塗布された基板上の複数のインプリント領域に順次、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、パターン部へのインプリント材の充填を促進する第１の気体を供給する第１の気体供給部と、インプリント材の硬化を阻害する第２の気体を供給する第２の気体供給部と、基板上の第１インプリント領域のインプリント材から型を引き離した後、次にインプリント処理を行う第２インプリント領域のインプリント材にパターン部を接触させるまでの間に、型と基板の隙間の周囲の空間に第２の気体の供給を行うように第２の気体供給部を制御する制御部と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インプリント装置、インプリント方法、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モールド（型）で成形（成型）して硬化させ、基板上にパターンを形成する微細加工技術が注目されている。かかる技術はインプリント技術と呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細のパターンを形成することができる。

インプリント技術の一つとして、例えば、光硬化法がある。光硬化法を採用したインプリント装置は、基板上に塗布された光硬化性のインプリント材にモールドを接触させ（押印）、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モールドを引き離す（離型）ことで、基板上にパターンを形成する。ここで、押印の際、型とインプリント材との間の空気（残留ガス）が未硬化のインプリント材に気泡として混入して未充填欠陥（パターン欠陥）が生じることがある。

そこで、特許文献１では、モールドと基板との間の空間をインプリント材に対して溶解性が高いまたは拡散性が高いガス、或いは、その両方であり、酸素を含まないガス（以下、単に「ガス」という）で飽和させることにより、気泡の残留を抑止している。また、特許文献２のインプリント装置は、型とインプリント材とを接触させた状態でガスの供給を行い、型とインプリント材を引き離す際に型と基板との間の空間にガスを供給する構成が示されている。

特表２００７－５０９７６９号公報 特開２０１９－９１７４１号公報

上記インプリント装置において、パターン形成対象のインプリント領域のインプリント材が充分に硬化するのに必要な光（照射光）を照射する際、当該インプリント領域外で隣接する領域に供給されているインプリント材にも光が照射されてしまうる場合がある。この場合、パターン形成対象のインプリント領域外で隣接する領域に供給されているインプリント材の一部が硬化しうる。このため、基板上の複数のインプリント領域にパターンを順次形成する場合、パターン形成前にインプリント材の一部が硬化してしまいパターン形成不良が発生してしまう可能性がある。

光硬化法を採用したインプリント装置に用いられるインプリント材は、供給されている領域上の空間に酸素が存在すると硬化が阻害される特性を有する。ここで、基板と型との間隙の空間を特許文献１や２の方法を用いて上記ガスで満たした状態でインプリント材を硬化させる場合、パターンを形成するインプリント領域外で隣接する領域又は近傍の領域上には、酸素が存在しない状態となる。そのため、この状態で光を照射すると、パターンを形成するインプリント領域外で隣接する領域又は近傍の領域上のインプリント材の一部が硬化してしまうことがある。

そこで、本発明においては、パターンを形成するインプリント領域外におけるインプリント材の硬化抑制が可能なインプリント装置を提供することを目的とする。

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、パターン部を有する型を用いて、インプリント材が塗布された基板上の複数のインプリント領域に順次、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、パターン部へのインプリント材の充填を促進する第１の気体を供給する第１の気体供給部と、インプリント材の硬化を阻害する第２の気体を供給する第２の気体供給部と、基板上の第１インプリント領域のインプリント材から型を引き離した後、次にインプリント処理を行う第２インプリント領域のインプリント材にパターン部を接触させるまでの間に、型と基板の隙間の周囲の空間に第２の気体の供給を行うように第２の気体供給部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、パターンを形成するインプリント領域外におけるインプリント材の硬化抑制が可能なインプリント装置を提供することができる。

実施例１に係るインプリント装置を示す概略図である。 実施例１に係るインプリント装置による気体供給処理と硬化処理を示した図である。 実施例１のインプリント装置による気体供給処理と硬化処理を示すフローチャートである。 実施例１に係る気体供給タイミングの一例を示した図である。 実施例１に係るインプリント処理を最初に行うインプリント領域における気体供給処理と硬化処理を示した図である。 物品の製造方法を説明するための概略図である。

以下に、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実施例や図を用いて説明する。尚、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略ないし簡略化する。また、以下の図においては、基板２上のインプリント材７に対して照射光２１を照射する照明系の光軸と平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内においてＸ軸及びＹ軸が互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取る。

＜実施例１＞
図１は、本発明のインプリント装置１の概略構成を示す図である。図１（Ａ）はインプリント装置１を－Ｙ方向から見た図であり、図１（Ｂ）はモールド４の周辺を＋Ｚ方向から－Ｚ方向に見た図である。

実施例１に係るインプリント装置１は、半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用され、被処理である基板２上の未硬化のインプリント材（樹脂）７をモールド４で成形し、基板２上にインプリント材のパターンを形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用したインプリント装置として以下説明する。

基板２上にインプリント材７のパターンを形成するために行うインプリント処理（インプリント工程）を以下に説明する。実施例１では、基板２上には複数のインプリント領域８が設定されており、このインプリント領域に順次インプリント処理を実施することで基板２上に複数のインプリン材のパターンが形成される。

インプリント処理として、モールド４と基板２とが所定の位置関係に位置決めされた後、モールド保持部６を－Ｚ方向に移動し、パターン部５をインプリント領域８のインプリント材７に接触させる（接触工程）。次に、モールド４のパターン部５をインプリント材７に接触させた状態でインプリント材７を硬化させる（硬化工程）。次に、インプリント領域８のインプリント材７からモールド４のパターン部５を引き離す（離型工程）。この一連の工程を行うことで基板２上にインプリント材のパターンを形成することができる。このインプリント処理は、基板２上におけるパターンを形成するインプリント領域８毎に行う。また、上記したインプリント処理に、接触工程の前にインプリント材７を基板２のインプリント領域８上に塗布（供給）する工程（塗布工程）を含めてもよい。

基板２は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、この被処理面には、モールド４に形成されたパターン部５によりパターン成形されるインプリント材７が塗布される。また基板２は、ガリ砒素ウエハ、複合接着ウエハ、石英を材料に含むガラスウエハ、液晶パネル基板、レクチルなど各種基板でもよい。また、外形形状も円形だけでなく方形などでもよく、その場合、後述する基板チャック２００の外形も基板２の外形に合わせた形状にすればよい。

モールド（型）４は、矩形の外周形状を有し、基板２の表面に対向する面（パターン面）に３次元状に形成されたパターン（回路パターンなどの基板２に転写すべき凹凸パターン）を備えたパターン部（メサ部）５を有する。モールド４は、紫外線等の照射光２１を透過させることが可能な材料、例えば、石英で構成される。また、モールド４は、光照射部２０より照射される照射光２１が照射される面に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さのキャビティを有していてもよい。

インプリント材７は、紫外線等の照射光２１を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性樹脂であり、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。光硬化性樹脂は、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。実施例１では基板２上の全面にインプリント材７が付与（供給、塗布）された状態で基板２が基板ステージ３に保持される。

尚、インプリント材７は、基板２上に付与（塗布）する際には、スピンコータやスリットコートにより基板２上に膜状に付与されてもよい。また、液体噴射ヘッド等の供給装置により、液滴状、或いは、複数の液滴が繋がってできた島状または膜状となって基板２上に付与されてもよい。

実施例１におけるインプリント装置１は、基板ステージ３と、モールド保持部６と、気体供給部と、第１の気体制御部１１と、第２の気体制御部１４と、制御部と、光照射部２０と、を有する。

基板ステージ３は、基板２を保持し、モールド４と基板２上のインプリント領域８とインプリント材７との接触（押し付け）に際してモールド４とインプリント領域８との位置合わせを実施する。即ち、基板ステージ３は、基板２を相対的に移動させてモールド４とインプリント領域８との位置合わせを実施する基板移動部として機能する。

また、基板ステージ３は、各軸方向に移動可能とするステージ駆動機構（不図示）を有する。ステージ駆動機構は、Ｘ軸及びＹ軸の各方向に対して、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、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、基板２のθ方向の位置調整機能、または基板２の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成としてもよい。

モールド保持部６は、モールド４を保持しながら、モールド４を移動させる駆動機構を有する。モールド保持部６は、モールド４における照射光２１の照射面の外周領域を真空吸着力や静電力により引き付けることでモールド４の保持が可能である。

モールド保持部６は、モールド４と基板２上のインプリント材７との押し付け、または引き離しを選択的に行うようにモールド４を各軸方向に相対的に移動させる移動部としても機能する。また、モールド４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、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向、または各軸のθ方向の位置調整機能や、モールド４の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成としてもよい。

なお、インプリント装置１におけるモールド４のパターン部５のインプリント材７との接触及び引き離し動作は、モールド４をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、基板ステージ３をＺ軸方向に移動させることで実現してもよい。または、その双方を相対的に移動させてもよい。

気体供給部（不図示）は、第１の気体供給部１０と、第２の気体供給部１３により構成される。第１の気体供給部１０は、モールド４と基板２との間の空間、即ち、モールド４と基板２の隙間の周囲の空間に、パターン部へのインプリント材の充填を促進する第１の気体９を供給する。第１の気体供給部１０が、第１の気体９を供給することでモールド４と基板２との間の空間を第１の気体９に置換する。

ここで、インプリント材７を硬化させるときにモールド４とインプリント材７との間に気泡が含まれると、気泡の箇所にはインプリント材７が充填されず、硬化物のパターンに欠損が生じてしまう可能性がある。そのため、第１の気体供給部１０が供給する第１の気体９は、インプリント材７を硬化させる際に酸素阻害を抑制するため空気より酸素濃度が低い気体であって、押印時に、モールド４またはインプリント材７に透過しやすい透過性ガスを使用することが好ましい。尚、第１の気体９は、酸素を含まない気体であることがより好ましい。

透過性ガスとしては、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）等の希ガスが用いられる。さらに第１の気体９は、窒素ガス、及び凝縮性ガス（例えば、ペンタフルオロプロパン（ＰＦＰ））等の少なくとも１つを含むガスであってもよい。

第１の気体供給部１０は、図１（Ｂ）に示すように、複数の気体供給口として、気体供給口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを有する。第１の気体供給部１０が供給する第１の気体９は、当該気体供給口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからモールド４と基板２との間の空間に供給される。また、図１（Ｂ）に示すように気体供給口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、モールド４を取り囲むようにモールド４の外周に配置される。尚、第１の気体供給部１０は、上記のように４つの気体供給口を有しているが、これは一例であり、４つ以上であってもよい。

第１の気体制御部１１は、ＣＰＵやメモリ（記憶部）などを含み、少なくとも１つのコンピュータで構成される。第１の気体制御部１１は、第１の気体供給部１０に回線を介して接続し、第１の気体供給部１０を制御する。第１の気体供給部１０を制御することで、気体供給口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄごとに第１の気体９の供給量または供給時間が制御される。即ち、第１の気体制御部１１は、基板２上のインプリント領域８の位置に応じて、第１の気体供給部１０を制御し、気体供給口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄから供給する第１の気体９の供給量または供給時間を制御することができる。また、第１の気体制御部１１は、気体供給口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄごとに第１の気体９の供給量や供給時間の制御に加え、第１の気体９の供給の開始及び供給の停止を制御することができる。

第２の気体供給部１３は、モールド４と基板２との間の空間、即ちモールド４と基板２の隙間の周囲の空間に第２の気体１２を供給する。第２の気体供給部１３が、第２の気体１２を供給することで、パターン部５近傍の第２の気体１２の濃度を上昇させることができる。第２の気体供給部１３が供給する第２の気体１２は、照射光２１の照射によるインプリント材７の硬化を阻害する気体であり、例えば、酸素を含む気体である。

第２の気体供給部１３は、図１（Ｂ）に示すように、複数の気体供給口として、気体供給口１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを有する。第２の気体１２は、第２の気体供給部１３の気体供給口１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄからモールド４と基板２との間の空間に供給される。また、図１（Ｂ）に示すように気体供給口１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、モールド４を取り囲むようにモールド４の外周に配置される。尚、第２の気体供給部１３は、図１（Ｂ）に示すように８つの気体供給口を有しているが、これは一例であり、８つ以上又は８つ以下であってもよい。尚、図１（Ｂ）に示すように、第１の気体供給部１０が有する気体供給口の数よりも第２の気体供給部１３が有する気体供給口の数が多いように構成されることが好ましい。

第２の気体制御部１４は、ＣＰＵやメモリ（記憶部）などを含み、少なくとも１つのコンピュータで構成される。第２の気体制御部１４は、第２の気体供給部１３に回線を介して接続し、第２の気体供給部１３を制御する。第２の気体供給部１３を制御することで、気体供給口１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄごとに第２の気体１２の供給量または供給時間が制御される。即ち、第２の気体制御部１４は、基板２上のインプリント領域８の位置に応じて、第２の気体供給部１３を制御し、気体供給口１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから供給する第２の気体１２の供給量または供給時間を制御することができる。また、第２の気体制御部１４は、気体供給口１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄごとに第２の気体１２の供給量または供給時間の制御に加え、第２の気体１２の供給の開始及び供給の停止を制御することができる。

制御部（不図示）は、ＣＰＵやメモリ（記憶部）などを含み、少なくとも１つのコンピュータで構成される。制御部は、インプリント装置１の各構成要素に回線を介して接続される。また、制御部は、メモリに格納されたプログラムに従って、インプリント装置１全体の各構成要素の動作調整などを統括的に制御する。また、制御部は、インプリント装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよい。さらに、インプリント装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよいし、インプリント装置１とは別の場所に設置し遠隔で制御してもよい。

また、制御部は、第１の気体制御部１１及び第２の気体制御部１４に回線を介して接続され、それぞれの制御部を制御する。即ち、第１の気体供給部１０を制御し、気体供給口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄから供給する第１の気体９の供給量及び供給時間の制御に加え、第１の気体９の供給の開始及び供給の停止も制御することができる。さらに、第２の気体供給部１３を制御し、気体供給口１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから供給する第１の気体９の供給量及び供給時間の制御に加え、第１の気体９の供給の開始及び供給の停止も制御することができる。

光照射部２０は、インプリント処理の際に、基板２上のインプリント材７に対して照射光２１を照射する。光照射部２０は、不図示の露光光源と、当該露光光源から照射された照射光２１をインプリントに適切な光に調整する光学素子とから構成される。

インプリント材７は、前述のように、少なくとも、重合性化合物および光重合開始剤を含む。インプリント材７の硬化は、照射光２１が照射された光重合開始剤から発生するラジカルによって重合性化合物が重合反応を起こすことによって引き起こされる。酸素は、照射光２１の照射によって光重合開始剤から発生したラジカルと反応してラジカルを消失させる。これによって、重合性化合物の重合反応が阻害される。これは、インプリント材７の硬化が阻害されることを意味する。

ここで、基板２上のインプリント領域８のインプリント材７にパターン部５が接触した状態で、パターン部５近傍に第２の気体１２が供給されることで、当該インプリント領域８外で隣接する領域上のインプリント材７の硬化が阻害（抑制）することができる。

図２は、実施例１に係る気体供給処理と硬化処理の一例を示した図である。図２（Ａ）は、インプリント領域８０のインプリント材７にモールド４のパターン部５を接触させている状態を示す図である。図２（Ｂ）は、インプリント領域８０からモールド４を引き離している状態を示す図である。図２（Ｃ）は、インプリント領域８０からインプリント領域８１にモールド４を移動させている状態を示す図である。図２（Ｄ）は、パターン部５をインプリント領域８１のインプリント材７に接触させインプリント材７を充填させている状態を示す図である。図２（Ｅ）は、インプリント領域８１のインプリント材７に照射光２１を照射し、パターン部５に充填されたインプリント材７を硬化させている状態を示す図である。図３は、実施例１のインプリント装置による気体供給と硬化処理を示すフローチャートである。図４は、実施例１に係る気体供給タイミングの一例を示した図である。

ここで、図２及び図３のフローチャートを参照して、インプリント領域８０とインプリント領域８０と隣り合うインプリント領域８１の順にインプリント処理を行う場合における実施例１の気体供給方法の一例を以下に説明する。なお、図３のフローチャートで示す各動作（処理）は、制御部がコンピュータプログラムを実行することによって、制御される。

尚、あるインプリント領域にインプリント処理をする直前にインプリント処理をするインプリント領域を事前インプリント領域（直前インプリント領域）とも呼ぶ。この場合は、インプリント領域８０が事前インプリント領域（第１インプリント領域）に該当する。またここでいう、あるインプリント領域とは、所定のインプリント領域ともいい、この場合は、インプリント領域８１が所定のインプリント領域（第２インプリント領域）に該当する。

まず、ステップＳ１０１では、制御部は、ステージ駆動機構を駆動させて、モールド４のパターン部５がインプリント領域８１の直上となるように基板ステージ３を移動させ、位置合わせを行う。次に、図２（Ａ）に示すように、制御部は、インプリント領域８０にパターンを形成する際、インプリント領域８０上のインプリント材７とパターン部５が接触している状態でモールド４を引き離す前に第１の気体９の供給をする（第１の気体供給工程）。尚、パターン部５にインプリント材７が充填中または充填済みの状態であっても、パターン部５がインプリント材７と接触している状態であれば何れのタイミングでも第１の気体９を供給してよい。

この時、第１の気体９は、インプリント領域８０（第１インプリント領域）の次にパターン形成を行うインプリント領域８１（第２インプリント領域）側に配置された第１の気体供給部１０の気体供給口より供給することが好ましい。尚、ここではインプリント領域８０の次にインプリント領域８１にパターンを形成するものとして説明しているため、図２（Ａ）に示すように気体供給口１０ａから第１の気体９の供給している。しかし、何れのインプリント領域であっても、上記と同様に次にパターン形成を行うインプリント領域側に配置された気体供給口より第１の気体９を供給することが好ましい。

インプリント領域８０のインプリント材７とパターン部５とが接触している状態においては、モールド４と基板２との間隙がパターン部５の厚みｈｔ分しかなく非常に狭い。よって、モールド４と基板２との間の流体抵抗が非常に高く、充填中に供給される第１の気体９は、ほとんどモールド４と基板２との間には侵入せず、モールド４と第１の気体供給部１０との間の空間の第１の気体９の濃度を高めることになる。

尚、パターン部５にインプリント材の充填が完了したら、光照射部２０からの光をインプリント領域８０上のインプリント材７に照射しインプリント材７を硬化させる（硬化工程）。インプリント材７の硬化は、パターン部５がインプリント材７に接触した状態で行う。

次に、ステップＳ１０２では、制御部は、図２（Ｂ）に示すように、パターン部５をインプリント領域８０から引き離す（離型工程）。モールド４の周囲の空間が第１の気体９で満たされている状態で、インプリント領域８０からパターン部５を引き離すと、モールド４と基板２との間隙の体積が大きくなりモールド４の周囲の空間に対して低圧（負圧）となる。これにより、流れＦ１が起こり、第１の気体９がモールド４と基板２の間に引き込まれる（Ｘ軸の＋方向（図中左側方向）に引き込まれる）。

尚、パターン部５をインプリント領域８０から引き離す際には、図２（Ｃ）に示すように、モールド４と基板２との間隙がＨ１となるまで離す。Ｈ１は、Ｚ方向におけるモールド４の基板２側の面から基板２の表面までの距離を示す。尚、Ｈ１は、従来の離型工程における引き離し距離より小さい値とならなければ、何れであってもよく任意に設定することができる。

次に、ステップＳ１０３では、制御部は、モールド４と基板２とがＨ１まで離れた後に、パターン部５がインプリント領域８０から次にパターンを形成するインプリント領域であるインプリント領域８１の直上に配置されるように基板ステージ３を移動させる。

この時、第１の気体９は、基板ステージ３の移動に伴うクエット流れＦ２でＸ軸の＋方向に図２（Ｂ）時より、さらに引き込まれる。この時、上記した離型動作が完了し、モールド４と基板２との間隙がＨ１になっていると、モールド４と基板２との間は充填中と比べて流体抵抗が低くなる。

次に、ステップＳ１０４では、第２の気体供給部１３は第２の気体１２を供給する（第２の気体供給工程）。この時、パターン部５がインプリント領域８０から次にパターンを形成するインプリント領域であるインプリント領域８１のインプリント材７にモールド４のパターン部５を接触させるまでの間に第２の気体を供給すればよい。尚、インプリント領域８０からモールド４を引き離した後、パターン部５の直下にインプリント領域８１が来るまでの間に第２の気体供給部から第２の気体を供給することが好ましい。

これにより、モールド４と基板２との間でポアズイユ流れＦ３が起こり、第２の気体１２がモールド４と基板２の間の空間に侵入する。ただし、この時、モールド４と基板２との間の体積は一定なので、モールド４と基板２との間の圧力もモールド４の周囲の空間に対して常圧となる。この時、発生するポアズイユ流れＦ３は、離型動作時に発生する流れＦ１より小さな流れになるため、大量の第２の気体１２がモールド４と基板２との間に侵入して、第１の気体９の濃度を大きく低下させることはない。

次に、ステップＳ１０５では、図２（Ｄ）に示すように、パターン部５をインプリント領域８１のインプリント材７に接触させ、パターン部５にインプリント材７を充填させる。この時、パターン部５とインプリント領域８１との間に引き込まれた第１の気体９がパターン部５とインプリント領域８１が近づく間に押し広げられる。そのため、インプリント領域８１上が充分に第１の気体９で置換された状態でパターン部５をインプリント材７に押し付けることができる。

また、この時、モールド４と基板２との間隙がＨ１の間に供給された第２の気体１２はパターン部５の周囲の空間の第２の気体１２の濃度を上昇させている。即ち、パターン部５の周囲の空間の酸素濃度を上げている。尚、第２の気体１２の供給量は、パターン部５とインプリント材７を接触させた時の充填性を阻害しない範囲の量に抑えておくことが望ましい。

次に、ステップＳ１０６では、図２（Ｅ）に示すように、インプリント材７の充填が完了したインプリント領域８１に照射光２１を照射し、パターン部５に充填されたインプリント材７を硬化させる。この時、パターン部５に充填されたインプリント材７を充分に硬化するのに必要な照射光２１を照射すると、照射光２１の照射領域が図２（Ｅ）に示す黒破線のようにインプリント領域８１外で隣接するインプリント領域まで広がることがある。

実施例１では、インプリント領域８１外で隣接するインプリント領域、特に後にインプリント予定の未硬化のインプリント材７上の空間にはインプリント材の硬化阻害する第２の気体１２が供給されている。そのため、後にインプリント予定のインプリント領域上の未硬化のインプリント材７の硬化を抑制することができる。

ここで、上記したインプリント領域８０が第１ショットの場合、即ち、基板２において最初にインプリント処理をする領域である場合、インプリント領域８０とパターン部５との間の空間における気体供給方法について、図５を参照して説明する。

図５は、実施例１に係る基板２の最初にインプリント処理をするインプリント領域における気体供給と硬化処理を示した図である。尚、図５の例においても、インプリント領域８０が事前インプリント領域（第１インプリント領域）として、インプリント領域８１を所定のインプリント領域（第２インプリント領域）とする。また、図２の説明と重複する箇所は説明を省略する。

まずは、図５（Ａ）に示すように、モールド４と基板２との間隙がＨ１である状態で且つインプリント領域８０が気体供給口１０ａの方向に位置した状態で、第１の気体９を供給する。次に、図５（Ｂ）に示すように、パターン部５直下にインプリント領域８０が来るように基板ステージ３を移動させる。

この時、第１の気体９は、基板ステージ３の移動に伴うクエット流れＦ２により、モールド４と基板２の間に引き込まれる（Ｘ軸の＋方向（図中左側方向）に引き込まれる）。これにより、インプリント領域８０とパターン部５との間の空間を第１の気体９で満たすことができる。次に、図５（Ｃ）に示すように、第２の気体１２を供給する。これにより、モールド４と基板２との間でポアズイユ流れＦ３が起こり、第２の気体１２がモールド４と基板２の間の空間に侵入する。

次に、図５（Ｄ）に示すように、パターン部５をインプリント領域８０のインプリント材７に接触させ、パターン部５にインプリント材７を充填させる。この時、モールド４と基板２との間隙がＨ１の間に供給された第２の気体１２は、パターン部５の周囲の空間の第２の気体１２の濃度、つまり酸素濃度を上げている。

次に、図５（Ｅ）に示すように、パターン部５にインプリント材７の充填が完了したインプリント領域８０に照射光２１を照射し、パターン部５に充填されたインプリント材７を硬化させる。この時、照射光２１の照射領域が黒破線のようにインプリント領域８１まで広がることがあるが、インプリント領域８１の未硬化のインプリント材７上の空間にはインプリント材の硬化を阻害する第２の気体１２が供給されている。そのため、インプリント領域８１上のインプリント材７の硬化を抑制することができる。以降のインプリント領域におけるインプリント処理では、図３に示すような処理順で順次インプリント処理を実施して行く。

以上のように、実施例１によれば、モールド４のパターン部５へのインプリント材７の充填の促進に加え、パターンを形成するインプリント領域外で隣接する領域のインプリント材７の硬化抑制を可能とするインプリント装置１を提供することができる。

尚、事前インプリント領域（第１インプリント領域）から所定のインプリント領域（第２インプリント領域）が位置する方向に向けて移動する方向に対して前方に位置する気体供給口から第１の気体９または第２の気体１２を供給してもよい。

尚、気体供給口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが配置される位置は、モールド４を取り囲む位置（４方向から囲む位置）にあるのであれば、図１（Ｂ）に示している位置に限らず、図１（Ｂ）に示している位置とは異なる位置に配置してもよい。また、気体供給口１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが配置される位置は、モールド４を取り囲む位置（４方向から囲む位置）にあるのであれば、図１（Ｂ）に示している位置に限らず、図１（Ｂ）に示している位置とは異なる位置に配置してもよい

尚、第１の気体供給部１０は、第１の気体９の供給だけではなく、周囲の気体を吸引することができる吸引機能を備えていてもよい。また、第２の気体供給部１３は、第２の気体１２の供給だけでなく、周囲の気体を吸引することができる吸引機能を備えていてもよい。

＜実施例２＞
以下、本発明の実施例２に係るインプリント装置１について説明する。実施例２として言及しない事項は、実施例１に従う。また、実施例２のインプリント装置１は実施例１のインプリント装置１と同様の構成であるため、インプリント装置１の構成の説明は省略する。実施例２では、第２の気体１２の供給タイミングを実施例１と異なるタイミングで供給させる。第２の気体１２の供給タイミング以外の気体供給と硬化処理については実施例１と同様であるため、重複する箇所は説明を省略する。

実施例２においては、事前インプリント領域であるインプリント領域８０の離型動作が完了し、モールド４と基板２との間の距離が一定となり、モールド４と基板２との間の圧力が一定となったら第２の気体１２の供給を開始する。具体的には、モールド４の引き離し動作が完了した後であって、次にパターンを形成するインプリント領域への移動前（動作を停止している状態）で、モールド４と基板２との間の圧力が安定している状態となった際に、第２の気体１２を供給する。この際の第２の気体１２の供給は、次にパターンを形成するインプリント領域であるインプリント領域８１に移動する前に供給を終了させてもよい。

または、第２の気体１２の供給は、インプリント領域８０から次にパターンを形成するインプリント領域８１への移動が完了してから供給を開始し、当該インプリント領域８１のインプリント材７にパターン部５を接触させる前に供給を終了させてもよい。

これにより、基板ステージ３の移動中は、第２の気体１２は供給されない。基板ステージ３の移動中は、モールド４と基板２との間で不要な圧力変動や間隙距離変動が起こりうる。その状態で第２の気体１２を供給すると供給量制御の精度が低下し、パターン部５の周囲の酸素濃度制御の精度が低下する恐れがある。

以上のように、実施例２のインプリント装置１によれば、実施例１の効果に加え、基板ステージ３の移動中は、第２の気体１２を供給しないことでより高精度にパターン部５の周囲の酸素濃度を制御できる。

＜実施例３＞
以下、本発明の実施例３のインプリント装置１について説明する。実施例３として言及しない事項は、実施例１及び実施例２に従う。また、実施例３のインプリント装置１は実施例１のインプリント装置１と同様の構成であるため、インプリント装置１の構成の説明は省略する。実施例３では、第２の気体１２の供給量を実施例１とは異なる量となるように制御する一例を示す。第２の気体１２の供給量が異なる以外の気体供給処理と硬化処理については実施例１と同様であるため、重複する箇所は説明を省略する。

実施例３においては、事前インプリント領域であるインプリント領域８０の離型動作完了後から次にパターンを形成するインプリント領域８１にパターン部５の直下が来るまでの間に、モールド４と基板２との間の間隔であるＨ１を変更する。Ｈ１の変更は、制御部が、通常の離型工程時よりもＨ１が大きくなるようにモールド４と基板２との引き離し距離を制御する。これにより、パターン部５と基板２の表面との距離が変更される。また、インプリント領域８０の離型動作完了後から次のインプリント領域８１のインプリント材７にパターン部５が接触するまでの間に、Ｈ１を変更するようにしてもよい。

第２の気体１２の供給時にモールド４と基板２との間で発生するポアズイユ流れＦ３は、モールド４と基板２との距離Ｈ１に依存する。ここで、Ｈ１が大きいほど流量は増加する。よって、Ｈ１を変更することでモールド４と基板２との間に侵入する第２の気体１２の供給量を制御することができる。

また、基板２上のインプリント領域８の位置に応じて、第２の気体１２の供給量を変更してもよい。基板２を基板ステージ３に搭載したとき、基板２と基板ステージ３との間で段差及び隙間が生じる場合がある。この場合、インプリント領域８が基板２の外周部（基板２の端部）に位置すると第２の気体１２を供給したときモールド４と基板２との間の空間に侵入する第２の気体１２の量が、インプリント領域８が基板２の中央部に位置する場合と比べて変化することがある。

よって、インプリント領域８の基板２上の位置に応じて、第２の気体供給部１３から供給する第２の気体１２の供給流量または供給時間の少なくとも一方を調整するように制御してもよい。これにより、基板２上のインプリント領域８の位置によらずパターン部５の周囲の第２の気体１２の濃度（酸素濃度）を所望の値に制御することができる。

以上のように、実施例３のインプリント装置１によれば、実施例１の硬化に加え、第２の気体１２の供給量を制御することで高精度にパターン部５の周囲の酸素濃度を制御できる。

＜物品製造方法に係る実施例＞
本実施例にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施例の物品の製造方法は、基板に塗布された組成物に上記のインプリント装置１を用いてパターンを形成する工程（基板に処理を行う工程）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とを含む。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、組成物剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施例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。

インプリント装置１を用いて成形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、モールド（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。モールドとしては、インプリント等の基板処理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、組成物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またはイオン注入等が行われた後、組成物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図６を参照して説明する。図６（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の表面に組成物３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になった組成物３ｚが基板１ｚ上に付与された様子を示している。

図６（Ｂ）に示すように、モールド４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板１ｚ上の組成物３ｚに向け、対向させる。図６（Ｃ）に示すように、組成物３ｚが付与された基板１ｚとモールド４ｚとを接触させ、圧力を加える（接触工程）。組成物３ｚはモールド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、モールド４ｚを透して照射すると、組成物３ｚは硬化する（硬化工程）。このとき本実施例では、装置内で取得した分光感度特性に基づき、最適光重合度となるような照射量で組成物に光を照射することが可能となる。

図６（Ｄ）に示すように、組成物３ｚを硬化させた後、モールド４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上に組成物３ｚの硬化物のパターンが形成される（パターン形成工程、成形工程）。この硬化物のパターンは、モールド４ｚの凹部が硬化物の凸部に、モールド４ｚ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、組成物３ｚにモールド４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図６（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６（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。尚、モールド４ｚとして、凹凸パターンを設けた回路パターン転写用のモールドを用いた例について述べたが、凹凸パターンがない平面部を有する平面テンプレートであってもよい。

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。また、上述の実施形態を組み合わせて実施してもよい。

また、上述した各実施例における制御の一部または全部を上述した各実施例の機能を実現するコンピュータプログラムをネットワークまたは各種記憶媒体を介してインプリント装置１等に供給するようにしてもよい。そしてそのインプリント装置１等におけるコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。その場合、そのプログラム、該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。

１ インプリント装置
２ 基板
４ モールド
５ パターン部
７ インプリント材
８ インプリント領域
９ 第１の気体
１０ 第１の気体供給部
１２ 第２の気体
１３ 第２の気体供給部
２１ 照射光

Claims (16)

1. パターン部を有する型を用いて、インプリント材が塗布された基板上の複数のインプリント領域に順次、前記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、
   前記パターン部への前記インプリント材の充填を促進する第１の気体を供給する第１の気体供給部と、
   前記インプリント材の硬化を阻害する第２の気体を供給する第２の気体供給部と、
   前記基板上の第１インプリント領域の前記インプリント材から前記型を引き離した後、次にインプリント処理を行う第２インプリント領域の前記インプリント材に前記パターン部を接触させるまでの間に、前記型と前記基板の隙間の周囲の空間に前記第２の気体の供給を行うように前記第２の気体供給部を制御する制御部と、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、前記第１インプリント領域から前記型を引き離す前に、前記型と前記基板の周囲に前記第１の気体を供給するように前記第１の気体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。
3. 前記制御部は、前記型と前記基板との間の空間の圧力が安定している間に前記第２の気体を供給するように前記第２の気体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。
4. 前記制御部は、前記第１インプリント領域から前記型を引き離した後、前記パターン部の直下に前記第２インプリント領域が来るまでの間に、前記第２の気体を供給するように前記第２の気体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。
5. 前記制御部は、前記パターン部の直下に前記第２インプリント領域が移動した後、前記第２インプリント領域の前記インプリント材への前記型の接触を開始するまでの間に、前記第２の気体を供給するように前記第２の気体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。
6. 前記制御部は、前記第２インプリント領域に前記インプリント処理をする場合、前記第１インプリント領域から前記型を引き離した後、前記パターン部の直下に前記第２インプリント領域が来るまでの間に、前記パターン部と前記基板との間の間隔を変更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。
7. 前記制御部は、前記基板上のインプリント領域の位置に応じて前記第２の気体の供給流量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。
8. 前記制御部は、前記基板上のインプリント領域の位置に応じて前記第２の気体の供給時間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。
9. 前記第１の気体供給部は、複数の気体供給口を有し、
   前記制御部は、前記第２インプリント領域の前記基板上の位置に応じて前記第１の気体供給部の前記複数の気体供給口の内のいずれの気体供給口から前記第１の気体を供給するか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. 前記第２の気体供給部は、複数の気体供給口を有し、
    前記制御部は、前記第２インプリント領域の前記基板上の位置に応じて前記第２の気体供給部の前記複数の気体供給口の内のいずれの気体供給口から前記第２の気体を供給するか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。
11. 前記第１の気体供給部の気体供給口の数よりも、前記第２の気体供給部の気体供給口の数の方が多い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の気体供給部の前記複数の気体供給口は、前記型の外周に配置されてい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。
13. 前記第２の気体供給部の前記複数の気体供給口は、前記型の外周に配置されてい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。
14. 前記第２インプリント領域は、前記第１インプリント領域の隣の領域であ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。
15. パターン部を有する型を用いて、インプリント材が塗布された基板上の複数のインプリント領域に順次、前記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方法において、
    前記パターン部への前記インプリント材の充填を促進する第１の気体を供給する第１の気体供給工程と、
    前記インプリント材の硬化を阻害する第２の気体を供給する第２の気体供給工程と、
    前記第２の気体供給工程において、前記基板上の第１インプリント領域の前記インプリント材から前記型を引き離した後、次にインプリント処理を行う第２インプリント領域の前記インプリント材に前記パターン部を接触させるまでの間に、前記型と前記基板の隙間の周囲の空間に前記第２の気体の供給を行うことを特徴とするインプリント方法。
16. 請求項１に記載のインプリント装置を用いて前記基板に前記パターンを形成するパターン形成工程と、
    前記パターン形成工程で前記パターンが形成された前記基板を加工する加工工程と、
    前記加工工程で加工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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