JP7171394B2 - 成形装置、成形方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形装置、成形方法、および物品の製造方法に関する。

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。インプリント方法は、基板上に未硬化のインプリント材を供給し、供給されたインプリント材と型を接触させる（押印）。そして、インプリント材と型を接触させた状態でインプリント材を硬化させた後、硬化したインプリント材から型を引き離す（離型）ことにより、基板上にインプリント材のパターンが形成される。

さらに、インプリント装置を用いて基板の表面を平坦化する技術が提案されている（特許文献１参照）。従来、基板の表面を平坦化する技術に関しては、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技術が知られているが、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重合可能物質を供給し、供給された重合可能物質に平坦な表面を有するテンプレートを接触させた状態で重合可能物質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。

特表２０１１－５２９６２６号公報 特開２０１６－５４２３２号公報

インプリント技術では、基板の上のインプリント材と型を接触させる際、型へのインプリント材の充填性を改善するために、基板と型の間には、インプリント材への溶解性が高いガス、または、拡散性が高いガス（以下、プロセスガスと記す）を充填させる。成形装置（平坦化装置）では、基板全面に対して平坦化を行うことがある。そのため、平坦化装置では、基板全面と型との間にプロセスガスを充填する必要があるが、気体を充填させる範囲が広いため、十分にプロセスガスを充填させることが難しい。

特許文献２のインプリント装置では、基板と型の距離を大きくする場合にプロセスガスの供給量を大きくすることで、プロセスガスの充填性を改善する方法が記載されている。しかし、この方法ではプロセスガスの消費量が大きくなり、成形装置（インプリント装置）を運用するコストが高くなる恐れがある。

そこで、本発明は、プロセスガスの消費量を低減し、十分にプロセスガスの充填性を実現した成形装置を提供することを目的とする。

本発明の成形装置は、型を用いて基板の上の組成物を成形する成形装置であって、前記型と前記基板とで挟まれた空間の周辺に気体を供給する気体供給部と、前記型を変形させる変形機構と、前記気体供給部が前記型と前記基板とで挟まれた空間の周辺における前記気体の密度を高くした状態で、前記変形機構が前記型を前記基板に対して凹状に変形させ、前記型の変形を解除した後に前記型と前記基板の上の組成物とを接触させる制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、プロセスガスの消費量を低減し、十分にプロセスガスの充填性を実現した成形装置を提供することができる。

本発明の一側面としての平坦化装置の構成を示す概略図である。 平坦化処理の概要を説明するための図である。 第１実施形態の平坦化処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の平坦化装置を示す図である。 第２実施形態の平坦化処理を示すフローチャートである。 第３実施形態の平坦化処理を示すフローチャートである。 物品の製造方法を説明するための図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。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実施形態における成形装置としての平坦化装置１００の構成を示す概略図である。図１を用いて平坦化装置１００の構成について説明する。ここでは、基板１が配置される面をＸＹ面、それに直交する方向をＺ方向として、図１に示したように各軸を決める。平坦化装置１００は、平面部１１ａを有する型１１（スーパーストレートと呼ばれることがある）を用いて、基板１の上の組成物を成形する成形装置（所謂、インプリント装置）で具現化され、基板１上の組成物を平坦化する。平坦化装置１００は、基板１の上に供給された未硬化の組成物と型（モールド）とを接触させ、接触させた状態で組成物に硬化用のエネルギーを与えることにより、基板の上に硬化した組成物を形成する装置である。そして、平坦化装置１００は、硬化した組成物から型を引き離すことで基板の上に組成物の平坦面を形成する。本実施形態では、光を照射することにより未硬化の組成物を硬化させる平坦化装置について説明する。

平坦化装置１００は、図１に示すように、チャック２と、基板ステージ３、ベース定盤４、天板６、ガイドバー８、型保持部１２、ヘッド１３、アライメント棚１４を備える。さらに、平坦化装置１００は、供給部２０と、基板搬送部２２、アライメントスコープ２３、光源２４、ステージ駆動部３１、型搬送部３２、洗浄部３３、入力部３４、気体供給部１１０、制御部２００を備える。図１に示す平坦化装置１００において、チャック２及び基板ステージ３は、基板１を保持する基板保持部を構成する。

基板１は、搬送ハンドなどを含む基板搬送部２２によって、平坦化装置１００の外部から装置内に搬入され、チャック２に保持される。チャック２は、例えば基板１を吸着することによって保持する。基板１には、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂などが用いられ、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。具体的には、基板は、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどを含む。

基板ステージ３は、ベース定盤４に支持され、チャック２に保持された基板１を所定の位置に位置決めするために、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動することができる。ステージ駆動部３１は、例えば、リニアモータやエアシリンダなどを含み、基板ステージ３を少なくともＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動する（移動させる）機能を有する。さらに、ステージ駆動部３１は、基板ステージ３を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、ステージ駆動部３１は、回転機構を含み、チャック２又は基板ステージ３をＺ軸周りに回転駆動する（回転させる）機能を有していてもよい。

型１１は、搬送ハンドなどを含む型搬送部３２によって、平坦化装置１００の外部から装置内に搬入され、型保持部１２に保持される。型１１は、例えば、円形や四角形の外形を有し、基板の上の組成物に接触して基板１の表面形状に倣う平面部１１ａを含む。このように型１１は、基板１の表面形状にならって組成物を平坦化するための平坦化部材（スーパーストレートとも呼ばれる）として機能する。型１１の平面部１１ａは、本実施形態では、基板１と同じ大きさ、又は、基板１よりも大きい大きさを有する。

型保持部１２は、ヘッド１３に支持され、型１１のＺ軸周りの回転方向やＸ軸周りやＹ軸周りの型１１の傾きを補正する機能を有する。型保持部１２及びヘッド１３のそれぞれは、光源２４からコリメータレンズを介して照射される光（紫外線）を通過させる開口（不図示）を含む。また、型保持部１２又はヘッド１３には、基板１上の組成物に対する型１１の押し付け力（押印力）を計測するためのロードセルが配置されていてもよい。

ベース定盤４には、天板６を支持する支柱が配置されている。ガイドバー８は、天板６に懸架され、アライメント棚１４を貫通し、ヘッド１３に固定される。アライメント棚１４は、支柱を介して天板６に懸架される。アライメント棚１４には、ガイドバー８が貫通している。また、アライメント棚１４には、例えば、斜入射像ずれ方式を用いて、チャック２に保持された基板１の表面の高さ（平坦度）を計測するための高さ計測系（不図示）が配置されている。

アライメントスコープ２３は、基板ステージ３に設けられた基準マーク（不図示）と、型１１に設けられたアライメントマークとを観察するための光学系及び撮像系を含む。アライメントスコープ２３は、基板ステージ３に設けられた基準マークと、型１１に設けられたアライメントマークとの相対的な位置を計測することができる。平坦化装置１００は、アライメントスコープ２３による計測結果を、基板１と型１１の位置ずれを補正するアライメントに用いられる。但し、基板ステージ３に基準マークや、型１１にアライメントマークが設けられていない場合には、アライメントスコープ２３がなくてもよい。

供給部２０は、基板１に未硬化の組成物を供給する供給口（吐出口、ノズル）を含むディスペンサで構成され、基板１上に未硬化の組成物を供給（塗布）する。供給部２０は、例えば、ピエゾジェット方式やマイクロソレノイド方式などを採用し、基板１上に１ｐＬ（ピコリットル）程度の微小な体積の組成物を供給することができる。また、供給部２０における供給口の数は、限定されるものではなく、１つ（シングルノズル）であってもよいし、１００を超えてもよい（即ち、リニアノズルアレイでもよいし、複数のリニアノズルアレイを組み合わせてもよい）。

組成物は、液状有機材料であり、従来のインプリント材が含まれる。具体的には、組成物には、硬化用のエネルギーが与えられることによって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、熱などが用いられる。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、紫外線などの光を用いる。

硬化性組成物は、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化する組成物である。光の照射によって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、非重合性化合物又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。

組成物は、スピンコーターやスリットコーターによって基板上に膜状に付与されてもよい。また、組成物は、液体噴射ヘッドによって、液滴状、或いは、複数の液滴が繋がって形成された島状又は膜状で基板上に付与されてもよい。組成物の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。

洗浄部３３は、型１１が型保持部１２に保持された状態で、型１１を洗浄する。洗浄部３３は、本実施形態では、基板１上の硬化した組成物から型１１を引き離すことによって、型１１（特に、平面部１１ａ）に付着した組成物を除去することができる。洗浄部３３は、例えば、型１１に付着した組成物を拭き取ってもよいし、ＵＶ照射、ウェット洗浄、ドライプラズマ洗浄などを用いて型１１に付着した組成物を除去してもよい。また、洗浄部３３は、型保持部１２から型１１が取り外された状態で型１１を洗浄してもよい。

気体供給部１１０は、基板１と型１１の間に組成物への溶解性が高いガス、または、拡散性が高いガスを供給する。気体供給部１１０が気体を供給することにより、基板１上の組成物と型１１を接触させる際、型１１への組成物の充填性を向上することができる。

制御部２００は、ＣＰＵやメモリなどを含み、平坦化装置１００の全体を制御する。制御部２００は、平坦化装置１００の各部の動作を統括的に制御して平坦化処理を行う処理部として機能する。ここで、平坦化処理とは、型１１の平面部１１ａを基板１上の未硬化の組成物に接触させて平面部１１ａを基板１の表面形状に倣わせることで組成物を平坦化する処理である。なお、平坦化処理は、一般的には、ロット単位で、即ち、同一のロットに含まれる複数の基板のそれぞれに対して行われる。また、制御部２００は、平坦化装置１００内に設けてもよいし、平坦化装置１００とは別の場所に設置し遠隔で制御しても良い。また、平坦化装置１００には、入力部３４が設けられていてもよい。入力部３４は、制御部２００に平坦化装置１００の動作の条件など入力する装置である。

図２は、成形方法としての平坦化処理の概要を示す図である。図２（ａ）～図２（ｃ）を参照して、平坦化処理の概要を説明する。まず、図２（ａ）に示すように、下地パターン１ａが形成されている基板１に対して、供給部２０から組成物ＩＭを供給する。供給部２０は、下地パターン１ａに形成された凹凸形状に応じて組成物ＩＭの供給量に分布（供給量の差）を設けて供給部２０を塗布することができる。図２（ａ）は、基板１の上に組成物ＩＭを供給し、型１１を接触させる前の状態を示している。

次に、平坦化装置１００は、図２（ｂ）に示すように、基板１上の組成物ＩＭと型１１の平面部１１ａとを接触させる。図２（ｂ）は、型１１の平面部１１ａが基板１上の組成物ＩＭに接触し、型１１の平面部１１ａが基板１の表面形状に倣った状態を示している。そして、平坦化装置１００は、図２（ｂ）に示す状態で、光源２４から、型１１を介して、基板上の組成物ＩＭに光を照射して組成物ＩＭを硬化させる。

次に、平坦化装置１００は、図２（ｃ）に示すように、基板１上の硬化した組成物ＩＭから型１１を引き離す。これにより、基板１の全面で均一な厚みの組成物ＩＭの層（平坦化層）を形成することができる。図２（ｃ）は、基板１上に基板１の表面の形状に倣った組成物ＩＭの平坦化層が形成された状態を示している。

図３と図４を用いて第１実施形態の平坦化装置と平坦化処理について説明する。図３は第１実施形態の平坦化装置１００における平坦化処理を示すフローチャートである。図４は、第１実施形態の平坦化装置１００の一部を示す図である。

図３に示すフローチャートを用いて第１実施形態の平坦化処理の方法について説明する。平坦化処理が開始されると、工程Ｓ１では平坦化装置１００に基板を搬入し、基板搬送部２２により基板１をチャック２の上に搬送し、供給部２０より基板１上に組成物を塗布する。なお、型１１は型搬送部３２により、基板が搬入される前に型保持部１２まで搬送されているのが望ましい。

次に、工程Ｓ２では、型と基板の間にプロセスガスを供給するために、気体供給部１１０は、基板１と型１１の周辺にプロセスガス（気体）を供給する。このとき供給されるプロセスガスは、型への組成物の充填性を高めるために、ヘリウムガスなどの拡散性の高い気体を用いるのが望ましい。その他に、プロセスガスは、基板１と型１１の間の雰囲気から酸素を除外する目的で、窒素ガスなどを用いてもよい。

次に、工程Ｓ３では、基板１と型１１の間にプロセスガスを十分に充填させるために、図４に示す型１１の形状の様に、型１１の平面部１１ａを基板１に対して凹状に変形させる。型１１は、例えば機械的な応力を働かせることで変形させる。プロセスガスを供給した後に、工程Ｓ３で型１１を凹状に変形させることで、型１１と基板１に挟まれた空間の体積が増えると、その空間の圧力が下がる（真空が生じる）。そのため、型１１と基板１に挟まれた空間に周囲のプロセスガスを引き込む作用が働き、型１１と基板１に挟まれた空間に十分にプロセスガスを充填させることができる。このとき、型１１と基板１に挟まれた空間は、大気に混ざったプロセスガスの割合が増え、濃度が高くなった状態（密度が高くなった状態）にできればよく、必ずしもプロセスガスで置換されていなくてもよい。

次に、工程Ｓ４では、型１１の凹状の変形を解除し、型１１と基板１上の組成物を接触させる（押印する）。型と組成物を接触させる際に、型１１の平面部１１ａの形状は、基板１に対して平坦でも良いし、凸状に変形させてもよい。このとき、型１１の変形を解除しても、型１１と基板１に挟まれた空間は、プロセスガスの濃度が高くなった状態（密度が高くなった状態）が維持されている。

次に、工程Ｓ５では、光源２４から光を照射して組成物を硬化させた後、硬化した組成物から型１１を引き離して（離型）、平坦化層の形成が完了する。最後に、工程Ｓ６では、基板搬送部２２により平坦化処理が行われ、平坦化層が形成された基板１をチャック２から搬出して、平坦化処理が終了する。以上の工程を、平坦化処理が必要な基板毎に繰り返し行う。

平坦化装置１００は、工程Ｓ３および工程Ｓ４で型１１を凹状や凸状に変形させるために、変形機構として圧力制御部１２０を備える。図４に基づいて、圧力制御部１２０を備える平坦化装置１００について説明する。圧力制御部１２０は、型１１と型保持部１２、ヘッド１３で形成された空間の圧力を調整する目的で構成されている。圧力制御部１２０には、真空ポンプなどを用いることができる。上記の、型１１と型保持部１２、ヘッド１３で形成された空間は、型１１の上側の空間であって、型保持部１２に保持された基板１に対して基板とは反対側の空間である。圧力制御部１２０は、型１１の平面部１１ａとは反対側の空間の圧力を大気よりも大きくして型１１を凸状に変形させたり、大気よりも小さくして型１１を凹状に変形させたりすることができる。

また、圧力制御部１２０は、平坦化装置１００とは異なる設備から供給される負圧源に接続されても良い。また、圧力制御部１２０には、型１１の平面部１１ａとは反対側の空間内の圧力を調整するために、電磁弁やエアオペレートバルブなどを構成しても良い。さらに、圧力制御部１２０は、圧力の調整を目的として、レギュレータや、マスフローコントローラ、スピードコントローラなどを構成しても良い。この圧力制御部１２０により、上述の空間を負圧にすることで、型１１を基板１に対して凹状に変形させることができる。負圧にする際の圧力値は、工程Ｓ２で型１１の周辺に供給されたプロセスガスを引き込む効果が十分に得られるように、レギュレータなどで調整されるのが望ましい。合わせて、上述の圧力値は、型１１の変形量が大きすぎて破損に至らないように調整されるのが望ましい。なお、図４は、工程Ｓ３において圧力制御部１２０が、上述の空間内の圧力を大気圧よりも小さくすることで、型１１を凹状に変形させる場合について示した図である。

なお、効率的に型と基板とで挟まれた空間のプロセスガスの密度を高くするために、変形機構が型１１を凸状に変形させた状態で、型の周辺に気体が供給された後に、型１１を凹状に変形させてもよい。例えば、工程Ｓ２でプロセスガスを供給する間に、変形機構は型１１を凸状に変形させ、工程Ｓ３で型１１を凹状に変形させる。このように、平坦化装置１００は、型１１と組成物ＩＭを接触させる前に、型１１を一度凸状に変形させ、凹状に変形させることで型と基板とで挟まれた空間のプロセスガスの密度を高くすることができる。

平坦化装置１００は、工程Ｓ３で型１１と基板１に挟まれた空間にプロセスガスが充填されたことを検知するために、気体検知部１３０を備えていてもよい。図４に基づいて、気体検知部１３０を備える平坦化装置１００について説明する。気体検知部１３０は、型１１と基板１の間の空間に、気体供給部１１０から供給されるプロセスガスが充填されていることを検知するために構成される。気体検知部１３０には、レーザ変位計などを用いることができる。図４に示すように、レーザ変位計は、型１１に対して型保持部１２側に配置されており、型１１を介して基板１までの距離を計測することができる。レーザ変位計は、型と基板との間の空間を通過したレーザ光を用いて基板までの距離を計測することができる。一般に、平坦化装置１００では、プロセスガスにはヘリウムガスが使用されることが多い。ヘリウムガスは空気（大気）と比較して屈折率が異なるため、型１１と基板１の間にプロセスガスが充填するとレーザ変位計の計測値が変化する。このように、気体検知部１３０は、レーザ変位計の計測値が変化することで、プロセスガスが充填されていることを検知することができる。プロセスガスは基板１の周辺から中心部に向かって充填されていくため、レーザ変位計で測定する箇所は基板１（型１１）の中心部が望ましい。

（第２実施形態）
次に、図５を用いて第２実施形態の成形方法としての平坦化処理について説明する。図５は第２実施形態の平坦化装置１００における平坦化処理を示すフローチャートである。図５のフローチャートにおいて、図３のフローチャートと同様の工程については説明を省略する。

第２実施形態の平坦化処理は、工程Ｓ３で型１１を凹状に変形させた後、基板１と型１１の間にプロセスガスが充填されたかどうか、気体検知部１３０の計測値より判断する工程Ｓ１０を含む。プロセスガスの充填の判断は、図１に記載の制御部２００により実施する。制御部２００は、気体検知部１３０の計測値が所望の値を超えているか否かを判定することによってプロセスガスの充填を判断する。

工程Ｓ１０における判断の結果、基板と型の間にプロセスガスの充填が完了した場合は、次の工程Ｓ４へ進み図３で説明した平坦化処理を継続する。一方で、工程Ｓ１０における判断の結果、基板と型の間にプロセスガスの充填が不十分の場合（充填が完了していない場合）は、気体の充填が完了するまで処理工程を次に進めるのを待つ。このとき、不図示の工程として、停止する時間に制限を設け、所定の時間内に充填が完了しない場合は装置内の異常として工程を停止するなどの処理をしてもよい。また、気体の充填が不十分な場合は、ヘッド１３をＺ軸の＋方向に上昇させ、基板１と型１１の距離を広げることでプロセスガスを引き込む効果を助長する工程を追加で実施してもよい。

（第３実施形態）
次に、図６を用いて第３実施形態の成形方法としての平坦化処理について説明する。図６は第３実施形態の平坦化装置１００における平坦化処理を示すフローチャートである。図６のフローチャートにおいて、図３および図５のフローチャートと同様の工程については説明を省略する。

第３実施形態の平坦化処理は、工程Ｓ３で型１１を凹状に変形させた後、基板１と型１１の間にプロセスガスの充填が不十分と判断した場合は、工程Ｓ２０で型１１の凹状の変形を解除する。凹状の変形の解除は、圧力制御部１２０によって、型１１の平面部１１ａとは反対側の空間の圧力を制御することで行われる。例えば、圧力制御部１２０から供給している負圧を遮断することで型１１の凹状の変形を解除する。工程Ｓ２０で凹状の変形を解除した後の型１１の形状（平面部１１ａ）は、基板１に対して平坦でもよいし、凸状にしてもよい。

工程Ｓ２０で型１１の凹状の変形を解除した後、再び型１１を基板１に対して凹状に変形させることで、型１１の周囲のプロセスガスを引き込む工程（工程Ｓ３）を実施する。このとき、不図示の工程として、型１１の凹状の変形を解除する回数に制限を設け、所定の回数で充填が完了しない場合は平坦化装置１００の異常として平坦化処理を停止するなどの工程を有しても良い。また、気体の充填が不十分な場合は、ヘッド１３をＺ軸の＋方向に上昇させ、基板１と型１１の距離を広げることでプロセスガスを引き込む効果を助長する工程を追加で実施してもよい。

また、工程Ｓ１０で気体の充填が完了していないと判断された場合に、型の凹状の変形を解除して、工程Ｓ２に戻って再び型１１の周辺にプロセスガスを供給してもよい。そして、プロセスガスを供給した後、工程Ｓ３で型１１を凹状に変形させてもよい。

上記の実施形態では、成形装置として、型１１としてパターンが形成されていない平面部１１ａを有するスーパーストレートと呼ばれる平板を用いて基板上の組成物を平坦化する平坦化装置１００について説明した。しかしながら、成形装置は平坦化装置に限定されるものではなく、型として凹凸状のパターンが形成されたパターン部を有するものを用いて基板上のインプリント材にパターンを形成するインプリント装置であってもよい。

この場合、型１１は、基板上のインプリント材を成形するための型である。型（モールド）は、テンプレートまたは原版とも呼ばれうる。型１１は、矩形の外形形状を有し、基板１（の上のインプリント材）に転写すべきパターン（凹凸パターン）が形成されたパターン面（第１面）を有する。型１１は、基板上のインプリント材を硬化させるための紫外線を透過する材料、例えば、石英などで構成されている。また、型１１のパターン面には、アライメントマークとして機能するモールド側マークが形成されている。

上記の成形装置としての平坦化装置やインプリント装置は、光硬化法を用いて組成物やインプリント材を硬化させる方法について説明したが、何れの実施形態も光硬化法に限らず、熱を用いて組成物やインプリント材を硬化させる方法でもよい。

光硬化法では、紫外線硬化樹脂を使用し、樹脂を介して基板に型を押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、硬化した樹脂から型を引き離すことによりパターンが形成される。上述の実施形態は硬化光として紫外線を照射するものとしたが、光の波長は、基板１上に供給される組成物やインプリント材に応じて適宜決めることができる。

これに対し、熱を用いた方法では、熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で樹脂を介して基板に型を押し付け、冷却した後に樹脂から型を引き離すことによりパターンが形成される。

また、上述の平坦化装置１００によって図２（ｃ）に示すように表面が平坦化された基板上にインプリント装置を用いて硬化物のパターンを形成してもよい。以下、インプリント装置を用いて基板上に硬化物のパターンを形成する方法について説明する。

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、物品の具体的な製造方法について説明する。図７（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７（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７（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を透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図７（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７（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７（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 基板
２ 基板保持部
１１ 型
１２ 型保持部
１３ ヘッド
１００ 平坦化装置
１１０ 気体供給部
２００ 制御部

Claims (12)

1. 型を用いて基板の上の組成物を成形する成形装置であって、
   前記型と前記基板とで挟まれた空間の周辺に気体を供給する気体供給部と、
   前記型を変形させる変形機構と、
   前記気体供給部が前記型と前記基板とで挟まれた空間の周辺における前記気体の密度を高くした状態で、前記変形機構が前記型を前記基板に対して凹状に変形させ、前記型の変形を解除した後に前記型と前記基板の上の組成物とを接触させる制御部と、を有することを特徴とする成形装置。
2. 前記型を保持する型保持部を有し、
   前記変形機構は、前記型保持部に保持された前記型に対して前記基板とは反対側の空間の圧力を調整する圧力制御部であって、前記圧力制御部より前記空間を負圧にすることにより前記型を凹状に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. 前記型と前記基板とで挟まれた空間に、前記気体が供給されたか否かを検知する気体検知部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の成形装置。
4. 前記気体検知部はレーザ変位計であって、前記レーザ変位計が前記型と前記基板との間の空間を通過したレーザ光を用いて前記基板までの距離を計測し、計測値の変化から前記型と前記基板の間の空間に前記気体が充填されたかを判断することを特徴とする請求項３に記載の成形装置。
5. 前記気体検知部は、前記型の中心部と前記基板とで挟まれた空間に前記気体が充填されたかを計測することを特徴とする請求項３又は４に記載の成形装置。
6. 前記気体検知部が前記型と前記基板とで挟まれた空間に前記気体が充填されたことを検知した後に、前記変形機構は前記型の変形を解除し、前記型と前記基板の上の組成物とを接触させることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の成形装置。
7. 前記気体はヘリウムガスであ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. 前記成形装置は、前記型として平面部を有する平板を用いることによって前記基板の上の組成物を平坦化す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. 前記成形装置は、凹凸状のパターンが形成された前記型を用いることによって前記基板の上に組成物のパターンを形成す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。
10. 前記制御部は、前記変形機構が前記型を前記基板に対して凸状に変形させ、前記気体供給部が前記型と前記基板とで挟まれた空間の周囲における前記気体の密度を高くした状態で、前記変形機構が前記型を前記基板に対して凹状に変形させる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. 型を用いて基板の上の組成物を成形する成形方法であって、
    前記型と前記基板とで挟まれた空間の周辺に気体を供給する供給工程と、
    前記型と前記基板とで挟まれた空間の周辺における前記気体の密度を高くした状態で、前記型を前記基板に対して凹状に変形させる工程と、
    前記型の変形を解除して前記型と前記基板の上の組成物とを接触させる工程と、を有することを特徴とする成形方法。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の成形装置を用いて、基板の上の組成物を成形する工程と、
    前記工程で前記組成物が成形された前記基板を処理する工程と、を有する、
    ことを特徴とする物品の製造方法。

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