JP7105643B2 - 成形装置および物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形装置および物品製造方法に関する。

成形装置の１つとしてのインプリント装置は、基板の上にインプリント材を配置し、インプリント材に型のパターン領域を接触させインプリント材を硬化させる。これによって、型のパターン領域のパターンが、基板の上のインプリント材に転写される。型のパターン領域は、パターンを構成する凹部を有し、基板の上のインプリント材に型のパターン領域を接触させると、凹部にインプリント材が充填される。型のパターン領域の凹部にインプリント材が充填されるためには相応の時間を要するので、これがスループットを低下させる一因になりうる。そこで、インプリント材に対する可溶性および／または拡散性が高いガス（例えば、ヘリウムガス）を基板と型との間に供給することによって、型のパターン領域の凹部内のガスによる凹部へのインプリント材の充填の阻害が低減されうる。

特許文献１には、樹脂（インプリント材）が塗布されたショット領域をマスク（型）の直下に移動させる移動経路に気体の供給位置を配置し、樹脂が塗布されたショット領域が供給位置を通過する前から気体の供給を開始することが記載されている。特許文献２には、基板のショット領域が原版（型）の直下に位置するように原版と基板とを相対的に移動させた後、平面視で原版と基板とが重複する部分の面積に応じてガス供給部からのガス流量を制御することが記載されている。

特許第５８２８６２６号公報 特開２０１５－１３８８４２号公報

基板と型との間に供給すべき上記のようなガスは、かなり高価であるので、このようなガスの使用量は削減されるべきである。しかし、ガスの使用量を単純に削減すると、充填不良等に起因するパターン欠陥が発生しうる。

本発明は、基板と型との間に供給すべきガスの使用量を削減するために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、型を使って基板の上で組成物を成形する成形装置に係り、前記成形装置は、前記基板を位置決めする基板位置決め機構と、前記型を保持する型チャックおよび前記型チャックを駆動することによって前記型を駆動する型駆動機構を含み、前記型を位置決めする型位置決め機構と、前記基板のショット領域の上に組成物を配置するディスペンサと、前記ディスペンサと前記型チャックとの間に配置されたガス供給口を有し、前記基板位置決め機構によって前記基板が駆動されている状態で前記ガス供給口から前記基板の上にガスを供給するガス供給部と、を備え、前記ガス供給部によって前記基板の上に供給されるガスの流量は、前記ディスペンサによって組成物が配置された前記ショット領域が前記型の下に移動するように前記基板位置決め機構によって前記基板が駆動されている期間において、増加した後に減少し、その後に一定になる。

本発明によれば、基板と型との間に供給すべきガスの使用量を削減するために有利な技術が提供される。

本発明の一実施形態の成形装置の構成を模式的に示す側面図。 本発明の一実施形態の成形装置の構成を模式的に示す平面図。 第１実施形態のガス供給部の構成、および、第１実施形態の１つの処理サイクルにおけるパージガスの供給制御を示す図。 第２実施形態のガス供給部の構成、および、第２実施形態の１つの処理サイクルにおけるパージガスの供給制御を示す図。 第３実施形態のガス供給部の構成、および、第３実施形態の１つの処理サイクルにおけるパージガスの供給制御を示す図。 第４実施形態のガス供給部の構成、および、第４実施形態の１つの処理サイクルにおけるパージガスの供給制御を示す図。 比較例を示す図。 物品製造方法を例示する図。 第５実施形態の成形方法を示す図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。

図１、図２は、本発明の一実施形態のインプリント装置１の構成が模式的に示す側面図、平面図である。インプリント装置１は、基板Ｓの上にインプリント材ＩＭを配置し、インプリント材ＩＭに型Ｍのパターン領域ＰＲを接触させ、インプリント材ＩＭを硬化させる。これによって、基板Ｓの上にパターンが形成される。インプリント装置１は、型を使って基板Ｓの上で組成物（あるいはインプリント材）を成形する成形装置の１つとして理解されうる。

インプリント材としては、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、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。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りうる。これらのうち、光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。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、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に配置されうる。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以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、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、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。

本明細書および添付図面では、基板Ｓの表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。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方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、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または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、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または駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および／または姿勢を制御することを意味する。位置合わせは、基板および型の少なくとも一方の位置および／または姿勢の制御を含みうる。

インプリント装置１は、基板Ｓを保持し位置決めする基板位置決め機構ＳＡ、型Ｍを保持し位置決めする型位置決め機構ＭＡ、型位置決め機構ＭＡを支持する支持機構５０を備えうる。基板位置決め機構ＳＡおよび型位置決め機構ＭＡは、基板Ｓと型Ｍとの相対位置が調整されるように基板Ｓおよび型Ｍの少なくとも一方を駆動する駆動機構ＤＭを構成する。駆動機構ＤＭによる相対位置の調整は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに対する型Ｍの接触、および、硬化したインプリント材（硬化物のパターン）からの型Ｍの分離のための駆動を含む。また、駆動機構ＤＭによる相対位置の調整は、基板Ｓのショット領域と型Ｍとの位置合わせのための駆動を含む。

基板位置決め機構ＳＡは、基板Ｓを保持する基板ステージＳＳと、基板ステージＳＳを駆動することによって基板Ｓを駆動する基板駆動機構２４とを含む。基板ステージＳＳは、基板Ｓを保持する基板チャック２１と、基板チャック２１を支持するテーブル２２とを含みうる。また、基板ステージＳＳは、基板Ｓの周囲を取り囲む同面板２３を含みうる。同面板２３の表面は、基板Ｓの表面とほぼ同一の高さを有しうる。型位置決め機構ＭＡは、型Ｍを保持する型チャック４１と、型チャック４１を駆動することによって型Ｍを駆動する型駆動機構４２とを含みうる。

基板位置決め機構ＳＡ（基板駆動機構２４）は、基板Ｓを複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。型位置決め機構ＭＡ（型駆動機構４２は、型Ｍを複数の軸（例えば、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。

インプリント装置１は、硬化部９０およびディスペンサ３２を備える。硬化部９０は、基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＰＲとが接触し、パターン領域ＰＲのパターンを構成する凹部にインプリント材が充填された状態でインプリント材に硬化用のエネルギーＥを照射する。ディスペンサ３２は、基板Ｓの上にインプリント材ＩＭを供給する。ディスペンサ３２は、例えば、基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが移動されている状態でインプリント材ＩＭを吐出することによって、基板Ｓの上の目標位置にインプリント材ＩＭを配置する。

また、インプリント装置１は、基板Ｓと型Ｍとの間（の空間）にガスを供給するガス供給部ＧＳを備える。このガスは、パージガスあるいは充填促進ガスとも呼ばれうる。パージガスとしては、インプリント材に対して可溶性および拡散性の少なくとも一方を有するガス、例えば、ヘリウムガスおよび窒素ガスの少なくとも一方が好適である。可溶性または拡散性により、型Ｍのパターン領域ＰＲのパターンを構成する凹部内のパージガスがインプリント材ＩＭに溶解または拡散し、凹部内にインプリント材ＩＭが速やかに充填される。あるいは、パージガスとしては、凝縮性ガス（例えば、ペンタフルオロプロパン（ＰＦＰ））が好適である。型Ｍのパターン領域ＰＲのパターンを構成する凹部内の凝縮性ガスは、インプリント材ＩＭとの接触時に凝縮することによって体積が著しく小さくなり、これによって凹部内にインプリント材ＩＭが速やかに充填される。

ガス供給部ＧＳは、ディスペンサ３２と型位置決め機構ＭＡとの間に配置されたガス供給口６４を有し、基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている状態でガス供給口６４から基板Ｓの上にガスを供給する。ガス供給部ＧＳは、ガス供給口６４を含む複数のガス供給口６１～６４を含んでもよく、複数のガス供給口６１～６４は、型Ｍの周囲に配置されうる。ガス供給部ＧＳは、複数のガス供給口６１～６４のそれぞれとガス供給源（不図示）との間に配置され、複数のガス供給口６１～６４から供給されるガスの流量を個別に調整可能な流量調整機構１１１～１１４を含みうる。複数のガス供給口６１～６４は、型チャック４１、又は、型チャック４１に固定された部材に設けられてもよいし、型駆動機構４２、又は、型駆動機構４２に固定された部材に設けられてもよいし、型位置決め機構ＭＡとは独立した構造体に設けられてもよい。

ガス供給部ＧＳは、基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている状態で、ディスペンサ３２と型位置決め機構ＭＡとの間に配置されたガス供給口６４から基板Ｓの上にパージガスを供給する。ここで、パージガスの流量は、ディスペンサ３２によってインプリント材ＩＭが配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間（以下、帰りの駆動機構）において減少を開始する。このような制御によっても、基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されることによって発生するクエット流によって、インプリント材ＩＭが配置されたショット領域と型Ｍとの間にパージガスが供給される。また、駆動期間においてパージガスの流量の減少を開始することによって、パージガスの消費量を低減することができる。

インプリント装置１は、更に、型位置決め機構ＭＡの周囲に配置された第２ガス供給口７０を含む第２ガス供給部７２を備えていてもよい。ガス供給口６１～６４は、型駆動機構ＭＡ（型Ｍ）と第２ガス供給口７０との間に配置されうる。第２ガス供給部７２は、基板Ｓと型Ｍとの間へのパーティクルの侵入を抑制するように第２ガスを吐出する。第２ガスは、パーティクルが除去または低減された空気等のガスでありうる。

図３（ａ）には、第１実施形態のガス供給部ＧＳの構成が模式的に示されている。図３（ａ）では、ガス供給口６１～６３および流量調整機構１１１～１１３が省略されているが、これらは、ガス供給口６４および流量調整機構１１４と同様の構成を有しうる。また、帰りの駆動期間において、ガス供給口６１～６３からのパージガスの供給は、ガス供給口６４からのパージガスの供給と同様に制御されてもよいし、補助的になされてもよい。あるいは、帰りの駆動期間において、ガス供給口６１～６３からのパージガスの供給はなされなくてもよい。流量調整機構１１１～１１４は、マスフローコントローラーを含みうる。

図３（ｂ）には、第１実施形態の１つの処理サイクルにおけるパージガスの供給制御が示されている。図７には、比較例の処理サイクルにおけるパージガスの供給制御が示されている。図３（ｂ）、図７において、横軸は時間、縦軸はガス供給口６４からのパージガスの供給量である。図３（ｂ）、図７において、流量（実際の流量）の面積がパージガスの消費量に相当する。

一点鎖線で示された「分離」は、１つの前の処理サイクルにおける硬化したインプリント材ＩＭと型Ｍとの分離を意味する。１つの処理サイクルは、複数のショット領域のうち処理対象のショット領域に関する「行きの駆動」、「帰りの駆動」、「インプリント」および「分離」を含む。「行きの駆動」は、処理対象のショット領域がディスペンサ３２によってインプリント材ＩＭの塗布を開始する位置に移動させるための基板位置決め機構ＳＡによる駆動を意味する。「帰りの駆動」は、処理対象のショット領域を型Ｍのパターン領域ＰＲの直下の位置に配置するための基板位置決め機構ＳＡによる駆動を意味する。この例では、「帰りの駆動」において、処理対象のショット領域の上にディスペンサ３２によってインプリント材ＩＭが塗布（配置）される。しかし、「行きの駆動」において処理対象のショット領域の上にディスペンサ３２によってインプリント材ＩＭが塗布（配置）されてもよい。「インプリント」は、処理対象のショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＰＲとの接触、パターン領域ＰＲの凹部へのインプリント材ＩＭの充填、硬化部９０によるインプリント材ＩＭの硬化を含む処理を意味する。「分離」は、硬化したインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＰＲとの分離を意味する。

基板Ｓの処理対象のショット領域と型Ｍとの間にパージガスを配置するために、ガス供給口６４からパージガスを常に吐出する必要はない。例えば、ディスペンサ３２によってインプリント材を配置するべきショット領域がディスペンサ３２に近づくように基板位置決め機構ＳＡによる基板Ｓの駆動が開始された後（行きの駆動が開始された後）に、基板Ｓの上へのガスの供給を開始すればよい。これにより、パージガスの消費量を低減することができる。

また、処理対象のショット領域が型Ｍの直下の位置に配置するための基板位置決め機構ＳＡによる基板Ｓの駆動の開始タイミング（帰り駆動の開始タイミング）に基板Ｓの上へのガスの供給が開始されてもよい。あるいは、ディスペンサ３２によってショット領域へのインプリント材の供給が開始されるタイミングに基板Ｓの上へのガスの供給が開始されてもよい。これらのような制御により、更にパージガスの消費量を低減することができる。また、ディスペンサ３２によってインプリント材ＩＭが配置されたショット領域がガス供給口６４に対面するタイミングで基板Ｓの上へのガスの供給を開始すれば、更にパージガスの消費量を低減することができる。つまり、基板Ｓの上へのガスの供給が開始されるタイミングは、帰りの駆動の開始タイミングでもよいし、その前でもよいし、その後でもよい。

ここで、流量調整機構１１４に設定された流量と実際の流量とは一致せず、例えば、流量調整機構１１４に設定された流量に対して実際の流量が時間的な遅れを持っていることを考慮するべきである。ここで、パターン領域ＰＲの凹部へのインプリント材ＩＭの充填を促進するために、ある基準タイミングにおいて必要なパージガスの流量をＱ０とする。基準タイミングは、任意に定められうるものである。以下では、一例として基準タイミングを帰りの駆動の開始タイミングとして説明する。

図７に示された比較例において、基準タイミングとしての帰りの駆動の開始タイミングにパージガスの流量がＱ０に達するようにパージガスの流量を制御するためには、帰りの駆動の開始タイミングより早いタイミングでガスの供給（吐出）を開始する必要がある。したがって、クロスハッチングが付された部分の面積に相当するパージガスの消費量は、流量調整機構１１４に設定された流量に対して実際の流量が時間的な遅れを持っていることに起因する付加的な消費量である。仮に、流量調整機構１１４に設定された流量に対する実際の流量の時間的な遅れがないとすれば、パージガスの消費量は、シングルハッチングが付された部分の面積に相当する消費量まで低減される。

第１実施形態では、基準タイミングの一例である帰りの駆動の開始タイミングにおいてパージガスの流量がＱ０に達するように、帰りの駆動の開始タイミングより早いタイミングで、流量調整機構１１４の設定流量がＱ０より大きい第１の設定流量Ｑ１ａになる。また、第１実施形態では、帰りの駆動がなされている期間において、流量調整機構１１４の設定流量がＱ０より小さく、かつ、Ｑ１ａより小さい第２の設定流量Ｑ２ａになる。ここで、流量調整機構１１４の設定流量がＱ１ａからＱ２ａになるタイミングは、ディスペンサ３２によるインプリント材の供給がなされている期間内にであってもよいし、該期間の後であってもよい。流量調整機構１１４の設定流量は、流量調整機構１１４に設定されている流量であり、図３（ｂ）において黒の実線で示されている。流量調整機構１１４がマスフローコントローラーを含む場合、設定流量は、マスフローコントローラーに対する流量指令値でありうる。ガス供給口６４から実際に供給される流量（実際の流量）は、図３（ｂ）において太いグレーの実線で示されている。

ガス供給部ＧＳによって基板Ｓの上に供給されるパージガスの流量は、ディスペンサ３２によってインプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において減少を開始する。そして、該期間において、パージガスの流量は、Ｑ０より小さいＱ２ａまで減少する。これにより、パージガスの消費量を低減することができる。また、Ｑ１ａをＱ０より大きい値にすることによって、実際の流量がＱ０まで到達するために要する時間を短縮することができる。これによっても、パージガスの消費量を低減することができる。

図３（ｂ）、（ｃ）の例では、基板Ｓの上に供給されるガスの流量は、インプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において、増加した後に減少する。また、図３（ｂ）、（ｃ）の例では、基板Ｓの上に供給されるガスの流量は、インプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において、増加した後に減少し、その後に一定になる。

以上のような制御において、基板Ｓのショット領域と型Ｍとの間のパージガスの濃度は、図７に示された比較例と同等であることが確認されている。また、パージガスの消費量が図７に示された比較例より低減されることが確認されている。

図３（ｃ）に例示されるように、Ｑ２ａは、０であってもよい。この場合、帰りの駆動の期間中にパージガスの実際の流量が０になりうる。ガス供給口６４から吐出されたパージガスは、基板Ｓの上に存在するので、基板Ｓの移動とともに型Ｍの下の位置まで移動する。

帰りの駆動に次いで、インプリントが開始される。インプリントは、前述のように、処理対象のショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＰＲとの接触、パターン領域ＰＲの凹部へのインプリント材ＩＭの充填、硬化部９０によるインプリント材ＩＭの硬化を含む。インプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＰＲとの接触により、基板Ｓと型Ｍとの距離が小さくなる。したがって、基板Ｓと型Ｍと間におけるパージガスの濃度は高くなるか、維持されるかする。また、この状態で、ガス供給口６４からパージガスを供給することによっては、基板Ｓと型Ｍと間におけるパージガスの濃度を制御することは困難である。したがって、インプリントの期間において、流量調整機構１１４の設定流量がＱ２ａより小さいＱ３ａに変更されうる。Ｑ３ａは、例えば、０でありうる。ガス供給部ＧＳは、硬化したインプリント材と型Ｍとの分離が完了する前に、基板Ｓの上へのガスの供給を停止するように構成されうる。

Ｑ１ａ、Ｑ２ａ、Ｑ３ａの値は、基板Ｓにおける処理対象のショット領域の位置やプロセス条件等に応じて調整されうる。そこで、パージガスの設定流量は、基板Ｓにおける処理対象のショット領域の位置に応じて変更可能にされうる。インプリント装置１は、ユーザインターフェースを構成するコンソール等の端末を備えることができ、該端末によって、パージガスの設定流量としてデフォルトの設定流量が提供されうる。ユーザーは、デフォルトの設定流量を基準として、より好ましい設定流量を決定することができる。

Ｑ１ａ、Ｑ２ａ、Ｑ３ａの値は、インプリント装置１における１または複数の基板からなるロットの処理を制御するためのレシピファイル（制御情報ファイル）によって設定されてもよい。

以下、図４を参照しながら本発明の第２実施形態のインプリント装置１について説明する。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図４（ａ）には、本発明の第２実施形態のインプリント装置１におけるガス供給部ＧＳの構成が示されている。図４（ｂ）には、第２実施形態の１つの処理サイクルにおけるパージガスの供給制御が示されている。なお、図４（ｂ）における表記方法は、図３（ｂ）における標記方法に従っている。図４（ａ）では、ガス供給口６１～６３および流量調整機構１１１～１１３が省略されているが、これらは、ガス供給口６４および流量調整機構１１４と同様の構成を有しうる。また、駆動期間において、ガス供給口６１～６３からのパージガスの供給は、ガス供給口６４からのパージガスの供給と同様に制御されてもよいし、補助的になされてもよい。あるいは、駆動期間において、ガス供給口６１～６３からのパージガスの供給はなされなくてもよい。

第２実施形態のガス供給部ＧＳは、ガス供給源とガス供給口６４との間に配置された流量調整機構１１４を含む。流量調整機構１１４は、ガス供給口６４とガス供給源との間に配置された流量調整器１１９および開閉弁１２４と、流量調整器１１９および開閉弁１２４を制御する制御器１３０とを含みうる。制御器１３０は、流量調整機構１１１～１１４において共有されてもよい。流量調整器１１９は、制御器１３０から送られてくる流量指令値に基づいて流量調整器１１９を通過するパージガスの流量をフィードバック制御するように構成される。流量調整器１１９は、例えば、マスフローコントローラーを含みうる。流量調整器１１９は、図４（ａ）に例示されるように開閉弁１２４とガス供給口６４との間に配置されてもよいし、ガス供給源と開閉弁１２４との間に配置されてもよい。

第２実施形態では、制御器１３０は、開閉弁１２４が閉状態である期間において、基準タイミングの一例である帰りの駆動の開始タイミングより早い第１タイミングで、流量調整器１１９に与える流量指令値を０から第１指令値Ｑ２ｂに変更する。第１指令値Ｑ２ｂは、Ｑ０より小さく、０より大きい。その後、制御器１３０は、帰りの駆動の開始タイミングより早いが、第１タイミングより遅い第２タイミングで、開閉弁１２４を閉状態から開状態にする。つまり、制御器１３０は、開閉弁１２４を閉状態にし、かつ、流量調整器１１９に対する流量指令値を第１指令値Ｑ２ｂにした状態の後に、開閉弁１２４を開状態にする。これにより、ガス供給部ＧＳによって基板Ｓの上に供給されるパージガスの流量は、インプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において、Ｑ１ｂまで増加した後に減少する。

以下、上記のようにパージガスの流量が変化する原理を説明する。前述のように、流量調整器１１９は、制御器１３０から送られてくる流量指令値に基づいて流量調整器１１９を通過するパージガスの流量をフィードバック制御するように構成される。したがって、流量調整器１１９は、流量調整器１１９を通過するパージガスの流量が流量指令値である第１指令値Ｑ２ｂに一致するように、流量調整器１１９が有する弁の開度をフィードバック制御する。しかし、この状態において、開閉弁１２４が閉状態であるので、流量調整器１１９を通過するパージガスの流量は、０であり続ける。したがって、流量調整器１１９が有する弁の開度は、最大開度に調整される。

そして、流量調整器１１９が有する弁の開度が最大開度である状態で開閉弁１２４が閉状態から開状態にされる。これにより、流量調整器１１９を通過するパージガスの流量は、Ｑ２ｂを超えてＱ１ｂまでオーバーシュートする。Ｑ２ｂは、Ｑ０より大きくなりうる。その後、流量調整器１１９のフィードバック制御が正しく機能し、流量調整器１１９を流れるパージガスの流量は、第１指令値Ｑ２ｂに収束しうる。

よって、第２実施形態においても、ガス供給部ＧＳによって基板Ｓの上に供給されるパージガスの流量は、インプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において減少を開始する。

図４（ｂ）の例では、基板Ｓの上に供給されるガスの流量は、インプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において、増加した後に減少する。また、図４（ｂ）の例では、基板Ｓの上に供給されるガスの流量は、インプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において、増加した後に減少し、その後に一定になる。

流量調整器１１９に対する流量指令値をＱ２ｂに変更するタイミングは、行きの駆動の期間内に限定されず、例えば、１つの前の処理サイクルにおける硬化したインプリント材ＩＭと型Ｍとの分離がなされる期間内であってもよい。

開閉弁１２４を閉状態から開状態に変更するタイミングについても、行きの駆動の期間内に限定されず、例えば、帰りの駆動の開始タイミングの後かつ処理対象のショット領域が型Ｍに対面するタイミングの前でありうる。開閉弁１２４を閉状態から開状態に切り替えるために要する時間は、一般的には、流量調整器１１９の開度を変更するために要する時間よりも短い。よって、第２実施形態は、第１実施形態よりも流量の立ち上がりを高速化するために有利である。

以下、図５を参照しながら本発明の第３実施形態のインプリント装置１について説明する。第３実施形態として言及しない事項は、第２実施形態に従いうる。図５（ａ）には、本発明の第３実施形態のインプリント装置１におけるガス供給部ＧＳの構成が示されている。図５（ｂ）には、第３実施形態の１つの処理サイクルにおけるパージガスの供給制御が示されている。なお、図５（ｂ）における表記方法は、図３（ｂ）における標記方法に従っている。図５（ａ）では、ガス供給口６１～６３および流量調整機構１１１～１１３が省略されているが、これらは、ガス供給口６４および流量調整機構１１４と同様の構成を有しうる。また、駆動期間において、ガス供給口６１～６３からのパージガスの供給は、ガス供給口６４からのパージガスの供給と同様に制御されてもよいし、補助的になされてもよい。あるいは、駆動期間において、ガス供給口６１～６３からのパージガスの供給はなされなくてもよい。

第３実施形態のガス供給部ＧＳは、ガス供給源とガス供給口６４との間に配置された流量調整機構１１４を含む。流量調整機構１１４は、流量調整器１１９、開閉弁１２４および制御器１３０に加えて、流量制限弁１３４を有する。流量制限弁１３４は、ガス供給源とガス供給口６４との間の任意の位置に配置されうる。流量制限弁１３４は、ガス供給部ＧＳによって基板Ｓの上に供給されるガスの流量の最大値を制限する。第３実施形態の流量調整機構１１４は、第２実施形態の流量調整機構１１４に対して流量制限弁１３４を追加した構成を有する。

第３実施形態では、制御器１３０は、開閉弁１２４が閉状態である期間において、基準タイミングの一例である帰りの駆動の開始タイミングより早い第１タイミングで、流量調整器１１９に与える流量指令値を０から第１指令値Ｑ２ｃに変更する。第１指令値Ｑ２ｃは、Ｑ０より小さく、０より大きい。その後、制御器１３０は、帰りの駆動の開始タイミングより早いが、第１タイミングより遅い第２タイミングで、開閉弁１２４を閉状態から開状態にする。つまり、制御器１３０は、開閉弁１２４を閉状態にし、かつ、流量調整器１１９に対する流量指令値を第１指令値Ｑ２ｃにした状態の後に、開閉弁１２４を開状態にする。これにより、ガス供給部ＧＳによって基板Ｓの上に供給されるパージガスの流量は、インプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において、Ｑ１ｃまで増加した後に減少する。ここで、Ｑ１ｃは、第２実施形態におけるＱ１ｂより小さく、流量制限弁１３４に設定された開度によって決定される。つまり、流量制限弁１３４は、流量調整器１１９を通過するパージガスの流量がＱ２ｃ（およびＱ０）を超えてオーバーシュートするときに、該流量の最大値をＱ１ｂより小さいＱ１ｃに制限する。

第３実施形態においても、ガス供給部ＧＳによって基板Ｓの上に供給されるパージガスの流量は、インプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において減少を開始する。

図５（ｂ）の例では、基板Ｓの上に供給されるガスの流量は、インプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において、増加した後に減少する。また、図５（ｂ）の例では、基板Ｓの上に供給されるガスの流量は、インプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において、増加した後に減少し、その後に一定になる。

流量制限弁１３４の開度は、例えば、流量調整器１１９の開度が最大に設定された状態で流量調整器１１９を通過するパージガスがＱ１ｃになるように調整されうる。

以下、図６を参照しながら本発明の第４実施形態のインプリント装置１について説明する。第４実施形態として言及しない事項は、第１乃至第３実施形態に従いうる。図６（ａ）には、本発明の第４実施形態のインプリント装置１におけるガス供給部ＧＳの構成が示されている。図６（ｂ）には、第４実施形態の１つの処理サイクルにおけるパージガスの供給制御が示されている。なお、図６（ｂ）における表記方法は、図３（ｂ）における標記方法に従っている。図６（ａ）では、ガス供給口６１～６３および流量調整機構１１１～１１３が省略されているが、これらは、ガス供給口６４および流量調整機構１１４と同様の構成を有しうる。また、駆動期間において、ガス供給口６１～６３からのパージガスの供給は、ガス供給口６４からのパージガスの供給と同様に制御されてもよいし、補助的になされてもよい。あるいは、駆動期間において、ガス供給口６１～６３からのパージガスの供給はなされなくてもよい。

第４実施形態のガス供給部ＧＳは、ガス供給源とガス供給口６４との間に配置された流量調整機構１１４を含む。流量調整機構１１４は、開閉弁１２４と、圧力調整器１４４と、制御器１３０とを含みうる。開閉弁１２４は、ガス供給口６４とガス供給源との間に配置される。圧力調整器１４４は、開閉弁１２４とガス供給源との間に配置される。制御器１３０は、圧力調整器１４４および開閉弁１２４を制御する。制御器１３０は、流量調整機構１１１～１１４において共有されてもよい。圧力調整器１４４は、圧力調整器１４４と開閉弁１２４とを接続する接続路１５０の圧力を調整するように構成される。

第４実施形態では、制御器１３０は、開閉弁１２４が閉状態である期間において、基準タイミング（ここでは、帰りの駆動の開始タイミング。）より早い第１タイミングで、パージガスの流量がＱ２ａ、Ｑ２ｂ、Ｑ２ｃに相当する流量Ｑ２ｄになるように圧力調整器１４４に与える圧力指令値を変更する。流量Ｑ２ｄは、Ｑ０より小さく、０より大きい。
その後、制御器１３０は、帰りの駆動の開始タイミングより早いが、第１タイミングより遅い第２タイミングで、開閉弁１２４を閉状態から開状態にする。つまり、制御器１３０は、開閉弁１２４を閉状態にして圧力調整器に１４４よって接続路１５０の圧力が調整された後に、開閉弁１２４が開状態にする。これにより、ガス供給部ＧＳによって基板Ｓの上に供給されるパージガスの流量は、インプリント材が配置されたショット領域が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間においてＱ１ｄまで増加した後に減少する。

一般に、圧力調整器は、流量調整器よりも単純な構成を有し安価である。よって、第４実施形態は、構造の単純化および低コスト化に有利である。

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、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。図８（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８（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８（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１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を透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図８（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、型の凹部が硬化物の凸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（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８（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。

以下、図９を参照しながら本発明の第５実施形態の成形装置について説明する。第１から第４実施形態は、本発明に係る成形装置を、型（テンプレート）が有するパターンを基板に転写する処理に適用した例である。第５実施形態は、本発明に係る成形装置を平坦化処理に適用した例である。第５実施形態で使用される型（平面テンプレート）は、パターンを有しない。基板上の下地パターンは、前の工程で形成されたパターンに起因する凹凸プロファイルを有している。特に近年のメモリ素子の多層構造化にともなって、プロセスを経た基板には、１００ｎｍ程度の段差を持つものもある。基板全体の緩やかなうねりに起因する段差に対しては、フォト工程で使われているスキャン露光装置のフォーカス追従機能によって対応可能である。しかし、スキャン露光装置の露光スリット面積内に収まってしまうピッチの細かい凹凸は、スキャン露光装置のＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）を消費してしまいうる。

基板上の下地パターンを平滑化する方法としては、ＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）のように、平坦化層を形成する方法ががある。しかし、既存技術では、図９（ａ）における孤立パターン領域Ａと繰り返しＤｅｎｓｅ（ライン＆スペースパターンの密集）パターン領域Ｂとの境界部分においては、４０％～７０％の凹凸抑制率では十分な平坦化性能が得られないという問題がある。今後、多層化による下地の凹凸差は更に増加する傾向にある。

この問題に対する解決策として、米国特許第９４１５４１８号では、平坦化層となるレジストをインクジェットディスペンサーによって塗布し、平面テンプレートによるインプリントによって連続膜を形成する手法が提案されている。また、米国特許第８３９４２８２号では、ウエハ側のトポグラフィ計測結果を、インクジェットディスペンサーに塗布を指示するポジション毎の濃淡情報に反映する方法が提案されている。

第５実施形態は、特に予め塗布された未硬化の組成物（レジスト）に対して平面テンプレートを押し当てて基板面内の局所平坦化を行う平坦加工（平坦化）装置に対して本発明を適用したものである。

図９（ａ）は、平坦化加工を行う前の基板（ウエハ）を示している。Ａは、孤立パターンエリア、即ち、パターン凸部分の面積が少ない領域を模式的に示している。Ｂは、Ｄｅｎｓｅエリアであり、ここでは、パターン凸部分が占める面積とパターン凹部分が占める面積との比が１：１である領域を模式的に示している。Ａ、Ｂにおいて、平均の高さは、凸部分が占める割合に応じた互いに異なった値をとる。

図９（ｂ）は、基板に対して平坦化層を形成する組成物（レジスト）を塗布した状態を模式的に示している。基板に対する組成物の塗布は、例えば、米国特許第９４１５４１８号に記載されたようにインクジェットディスペンサーを用いて行ってもよいし、スピンコーターを用いて行ってもよいし、他の方法にしたがって行ってもよい。

図９（ｃ）は、基板の上の組成物（レジスト）に平面テンプレートを押し付けて、その状態で組成物に硬化用のエネルギーを照射することによって組成物を硬化させる工程を模式的に示している。平面テンプレートは、例えば、硬化用のエネルギーとしての紫外線を透過するガラスまたは石英で構成されうる。平面テンプレートは、基板全体のなだらかな凹凸に対してならって変形する。図９（ｄ）は、硬化された組成物から平面テンプレートを引き離した状態を模式的に示している。

第５実施形態もまた、基板と型との間に供給すべきガスの使用量を削減するために有利である。第５実施形態の成形装置は、図１に示されたインプリント装置１と同様の構成を有しうるが、基板と型との位置決めに関して高い精度が要求されないので、より単純な構成が採用されてもよい。図１を参照して説明すると、成形装置は、基板Ｓを位置決めする基板位置決め機構ＳＡと、型Ｍを位置決めする型位置決め機構ＭＡと、基板Ｓ（又は、基板Ｓのショット領域）の上に組成物を配置するディスペンサ３２とを備えうる。また、該成形装置は、ガス供給部ＧＳを備えうる。ガス供給部ＧＳは、ディスペンサ３２と型位置決め機構ＭＡとの間に配置されたガス供給口を有し、基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている状態で該ガス供給口から基板Ｓの上にガスを供給しうる。ガス供給部ＧＳによって基板Ｓの上に供給されるガスの流量は、ディスペンサ３２によって組成物が配置された基板Ｓ（又は、基板Ｓのショット領域）が型Ｍの下に移動するように基板位置決め機構ＳＡによって基板Ｓが駆動されている期間において減少を開始しうる。

上記の成形装置を用いて物品を製造する物品製造方法は、該成形装置を用いて基板の上に組成物の硬化物を形成する工程と、前記工程において前記硬化物が形成された基板の処理を行う工程と、を含み、前記処理が行われた前記基板から物品を製造する。

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。

１：インプリント装置、Ｓ：基板、Ｍ：型、ＳＡ：基板位置決め機構、ＭＡ：型位置決め機構、３２：ディスペンサ、ＧＳ：ガス供給部、６１～６４：ガス供給口、１１１～１１４：流量調整機構

Claims (11)

1. 型を使って基板の上で組成物を成形する成形装置であって、
   前記基板を位置決めする基板位置決め機構と、
   前記型を保持する型チャックおよび前記型チャックを駆動することによって前記型を駆動する型駆動機構を含み、前記型を位置決めする型位置決め機構と、
   前記基板のショット領域の上に組成物を配置するディスペンサと、
   前記ディスペンサと前記型チャックとの間に配置されたガス供給口を有し、前記基板位置決め機構によって前記基板が駆動されている状態で前記ガス供給口から前記基板の上にガスを供給するガス供給部と、を備え、
   前記ガス供給部によって前記基板の上に供給されるガスの流量は、前記ディスペンサによって組成物が配置された前記ショット領域が前記型の下に移動するように前記基板位置決め機構によって前記基板が駆動されている期間において、増加した後に減少し、その後に一定になる、
   ことを特徴とする成形装置。
2. 前記ガス供給部は、前記ガス供給口とガス供給源との間に配置された流量調整器と、前記ガス供給口と前記ガス供給源との間に配置された開閉弁と、前記流量調整器および前記開閉弁を制御する制御器とを含み、
   前記流量調整器は、前記制御器から送られてくる流量指令値に基づいて前記流量調整器を通過するガスの流量をフィードバック制御するように構成され、
   前記制御器は、前記開閉弁を閉状態にし、かつ、前記流量指令値を０より大きい第１指令値にした状態の後に前記開閉弁を開状態にすることにより、前記ガス供給部によって前記基板の上に供給されるガスの流量を前記期間において増加させた後に減少させ、その後に一定にする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
3. 前記ガス供給部は、前記ガス供給部によって前記基板の上に供給されるガスの流量の最大値を制限する流量制限弁を更に含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
4. 前記ガス供給部は、前記ガス供給口とガス供給源との間に配置された開閉弁と、前記開閉弁と前記ガス供給源との間に配置された圧力調整器とを含み、
   前記圧力調整器は、前記圧力調整器と前記開閉弁とを接続する接続路の圧力を調整するように構成され、
   前記開閉弁を閉状態にして前記圧力調整器によって前記接続路の圧力が調整された後に前記開閉弁が開状態にされることによって、前記ガス供給部によって前記基板の上に供給されるガスの流量が前記期間において増加した後に減少し、その後に一定になる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
5. 前記ガス供給部は、前記ディスペンサによって組成物を配置するべきショット領域が前記型の下の位置から遠ざかるように前記基板位置決め機構によって前記基板が駆動されている期間において前記基板の上へのガスの供給を開始する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成形装置。
6. 前記ガス供給部は、前記ディスペンサによって組成物を配置するべきショット領域が前記ディスペンサに近づくように前記基板位置決め機構による前記基板の駆動が開始された後、前記ディスペンサによる前記ショット領域への組成物の供給が開始される前に、前記基板の上へのガスの供給を開始する、
   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. 前記ガス供給部は、硬化した組成物と前記型との分離が完了する前に、前記基板の上へのガスの供給を停止する、
   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. 前記ガス供給部は、前記ガス供給口を含む複数のガス供給口を含み、前記複数のガス供給口は、前記型の周囲に配置されている、
   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. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の成形装置を用いて基板の上に組成物の硬化物を形成する工程と、
   前記工程において前記硬化物が形成された基板の処理を行う工程と、
   を含み、前記処理が行われた前記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。
10. 型を使って基板の上で組成物を成形する成形装置であって、
    前記基板を位置決めする基板位置決め機構と、
    前記型を保持する型チャックおよび前記型チャックを駆動することによって前記型を駆動する型駆動機構を含み、前記型を位置決めする型位置決め機構と、
    前記基板の上に組成物を配置するディスペンサと、
    前記ディスペンサと前記型チャックとの間に配置されたガス供給口を有し、前記基板位置決め機構によって前記基板が駆動されている状態で前記ガス供給口から前記基板の上にガスを供給するガス供給部と、を備え、
    前記ガス供給部によって前記基板の上に供給されるガスの流量は、前記ディスペンサによって組成物が配置された前記基板が前記型の下に移動するように前記基板位置決め機構によって前記基板が駆動されている期間において、増加した後に減少し、その後に一定になる、
    ことを特徴とする成形装置。
11. 請求項１０に記載の成形装置を用いて基板の上に組成物の硬化物を形成する工程と、
    前記工程において前記硬化物が形成された基板の処理を行う工程と、
    を含み、前記処理が行われた前記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。

Images