KR20230053678A

KR20230053678A - 성형 장치 및 물품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230053678A
Application number: KR1020237009641A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 시오데
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2023-04-21
Also published as: TWI832073B; JP7507641B2; US20230173742A1; TW202210260A; CN116056865A; WO2022054392A1; JP2022045186A

Abstract

형을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치이며, 상기 형의 제1면과 상기 조성물을 접촉시켜 상기 제1면과 상기 기판 사이에 상기 조성물의 막을 형성하는 처리를 제어하는 제어부와, 상기 형의 상기 제1면과는 반대 측인 제2면에 힘을 부여하여 상기 제1면을 상기 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시키는 변형부를 가지며, 상기 제어부는, 상기 처리에 있어서, 상기 제1면과 상기 조성물을 접촉시킨 후에 상기 변형부가 상기 제2면에 부여하는 힘이, 상기 제1면과 상기 조성물을 접촉시키기 전에 상기 변형부가 상기 제2면에 부여한 힘보다도 커지도록, 상기 변형부를 제어하는 것을 특징으로 하는 성형 장치를 제공한다.

Description

성형 장치 및 물품의 제조 방법

본 발명은 성형 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.

임프린트 기술은, 나노 스케일의 미세한 패턴(요철)의 전사를 가능하게 하는 기술이며, 반도체 디바이스나 자기 기억 매체 등의 양산용 리소그래피 기술의 하나로서 주목받고 있다. 임프린트 기술이란, 패턴이 형성된 형(몰드)을 원판으로 하여, 실리콘 웨이퍼나 유리 플레이트 등의 기판에 나노 스케일의 미세한 패턴(요철)을 전사하는 기술이다.

임프린트 기술을 사용한 임프린트 장치는, 형을 사용하여 기판 상의 조성물인 임프린트재를 성형하는 성형 장치이다. 구체적으로는, 임프린트 장치는, 기판 상의 임프린트재와 형을 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시키고, 경화된 임프린트재로부터 형을 떼어냄으로써 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성한다. 임프린트재의 경화법으로서는, 광경화법이나 열경화법 등이 있다. 광경화법은, 온도 제어에 의한 패턴의 전사 시간의 증대나 온도 변화에 의한 패턴의 치수 정밀도 저하를 억제할 수 있으므로 반도체 디바이스나 자기 기억 매체의 제조에 적합하다.

임프린트 장치에서는, 기판 상의 임프린트재와 형을 접촉시킬 때, 임프린트재에 기포가 혼입되는 경우가 있다. 이와 같이, 기포가 혼입된 상태에서 임프린트재를 경화시키면, 기포가 존재하는 개소에는 패턴이 형성되지 않아 결함(미충전 결함)이 된다.

그래서, 기판 상의 임프린트재와 형을 접촉시킬 때, 형(의 패턴면)을 기판에 대하여 볼록 형상으로 변형시키고(휘게 하고), 그 후, 형을 원래의 형상(평면 형상)으로 되돌리는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1 내지 4 참조).　이러한 기술에 의하면, 기판(기판 상의 임프린트재)과 형 사이에 존재하는 기체를 외측으로 압출하여 기판 상의 임프린트재에 혼입되는 기포를 저감할 수 있다.

또한, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 형을 떼어낼 때에, 형을 변형시키거나, 기판을 흡착하는 흡착력(흡착압)을 바꾸어서 기판을 변형시키거나 함으로써, 기판 상에 형성되는 패턴의 결함을 저감시키는 기술도 제안되어 있다(특허문헌 5 및 6 참조).

일본 특허 공표 제2009-536591호 공보 일본 특허 공표 제2009-518207호 공보 일본 특허 제4391420호 공보 일본 특허 제5139421호 공보 미국 특허 출원 공개 제2006/172553호 명세서 일본 특허 공표 제2009-517882호 공보

근년, 임프린트 장치에서는, 생산성(스루풋)의 더한층의 향상이 점점 요구되고 있다. 예를 들어 종래 기술과 같이, 형을 기판에 대하여 볼록 형상으로 변형시킨 상태에서 기판 상의 임프린트재와 접촉시켜, 샷 영역의 중앙으로부터 주변을 향하여 임프린트재를 펴 넓히는 경우를 생각하자. 이 경우, 임프린트재를 펴 넓히는 속도를 빠르게 하여, 기판 상의 임프린트재를 형(의 오목부)에 충전하는 충전 공정으로 이행하기 전의 공정(다이내믹 스프레드 공정)이나 충전 공정에 요하는 시간을 단축함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다. 단, 충전 공정에 요하는 시간은, 통상 형과 기판을 얼라인먼트(위치 정렬)하는 얼라인먼트 공정에 요하는 시간에 의존하기 때문에 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간을 단축할 것이 요망되고 있다. 그러나, 본 발명자가 예의 검토한 결과, 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간을 함부로 단축하면, 미충전 결함이 증가하여 생산성을 저하시키는 것으로 이어짐을 알아냈다.

본 발명은 생산성을 향상시키는 데 유리한 성형 장치를 제공한다.

본 발명의 일측면으로서의 성형 장치는, 형을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치이며, 상기 형의 제1면과 상기 조성물을 접촉시켜 상기 제1면과 상기 기판 사이에 상기 조성물의 막을 형성하는 처리를 제어하는 제어부와, 상기 형의 상기 제1면과는 반대 측인 제2면에 힘을 부여하여 상기 제1면을 상기 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시키는 변형부를 가지며, 상기 제어부는, 상기 처리에 있어서, 상기 제1면과 상기 조성물을 접촉시킨 후에 상기 변형부가 상기 제2면에 부여하는 힘이, 상기 제1면과 상기 조성물을 접촉시키기 전에 상기 변형부가 상기 제2면에 부여한 힘보다도 커지도록, 상기 변형부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 예를 들어 생산성을 향상시키는 데 유리한 성형 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 그 밖의 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조로 한 이하의 설명에 의해 밝혀질 것이다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일하거나 또는 유사한 구성에는 동일한 참조 번호를 붙인다.

첨부 도면은 명세서에 포함되고, 그 일부를 구성하여 본 발명의 실시 형태를 나타내고, 그 기술과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 사용된다.
도 1은 본 발명의 일측면으로서의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 임프린트 헤드의 구동부 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 형의 메사 영역을 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시킨 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 일반적인 임프린트 처리를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 미충전 결함의 발생 모습을 관찰한 실험 결과를 도시하는 도면이다.
도 6은 기판 상의 임프린트재와 형의 접촉 상태 및 관찰부에서 취득되는 화상을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6에 나타내는 각 상태를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 6에 나타내는 각 상태를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 형 척으로부터 형을 낙하시키는 힘을 계산한 결과를 도시하는 도면이다.
도 10은 형의 코어 아웃의 두께와 최대 응력의 관계를 계산한 결과를 도시하는 도면이다.
도 11은 형과 기판이 접촉한 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 12는 형의 코어 아웃에 가하는 압력과, 흡착력과 낙하력을 합산한 합산력의 관계를 도시하는 도면이다.
도 13은 형의 코어 아웃에 가하는 압력과 최대 응력의 관계를 도시하는 도면이다.
도 14는 기본적인 제어 프로파일을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 실시 형태에 있어서의 제어 프로파일을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 형의 코어 아웃에 가하는 압력과, 형의 최대 변형량의 관계를 도시하는 도면이다.
도 17은 형의 곡률을 평가하는 평가 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 14에 나타내는 기본적인 제어 프로파일을 사용하여, 형의 곡률을 평가한 결과를 도시하는 도면이다.
도 19는 도 15에 나타내는 본 실시 형태에 있어서의 제어 프로파일을 사용하여, 형의 곡률을 평가한 결과를 도시하는 도면이다.
도 20은 압력 제어 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 21은 도 20에 나타내는 압력 제어 프로파일에 대한 시뮬레이션의 결과를 도시하는 도면이다.
도 22는 압력 제어 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 23은 도 22에 나타내는 압력 제어 프로파일에 대한 시뮬레이션의 결과를 도시하는 도면이다.
도 24는 형과 기판 상의 임프린트재의 사이에 트랩된 기체의 분자수를 나타내는 맵을 도시하는 도면이다.
도 25는 형과 기판 상의 임프린트재의 사이에 트랩된 기체의 분자수를 나타내는 맵을 도시하는 도면이다.
도 26은 물품의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 도 1에 나타내는 임프린트 장치를 평탄화 장치로서 사용하는 경우를 설명하는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 특허 청구 범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 실시 형태에는 복수의 특징이 기재되어 있지만, 이러한 복수의 특징의 모두가 발명에 필수적인 것이라고는 할 수 없고, 또한 복수의 특징은 임의로 조합해도 된다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일 또는 유사한 구성에 동일한 참조 번호를 붙이고, 중복된 설명은 생략한다.

도 1은, 본 발명의 일측면으로서의 임프린트 장치(IMP)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(IMP)는, 반도체 디바이스, 자기 기억 매체, 액정 표시 소자 등의 제조 공정인 리소그래피 공정에 채용되어 기판에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이다. 임프린트 장치(IMP)는, 형을 사용하여 기판 상의 조성물인 임프린트재를 성형하는 성형 처리를 행하는 성형 장치로서 기능한다. 본 실시 형태에서는, 임프린트 장치(IMP)는, 기판 상에 공급된 임프린트재와 형을 접촉시켜 임프린트재에 경화용의 에너지를 부여함으로써 형의 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성한다. 또한, 형은, 몰드, 템플릿, 또는, 원판이라고도 한다.

임프린트재로서는, 경화용의 에너지가 부여됨으로써 경화되는 재료(경화성 조성물)가 사용된다. 경화용의 에너지로서는, 전자파나 열 등이 사용된다. 전자파는, 예를 들어 그 파장이 10nm 이상 1mm 이하의 범위로부터 선택되는 광, 구체적으로는 적외선, 가시광선, 자외선 등을 포함한다.

경화성 조성물은 광의 조사, 또는, 가열에 의해 경화되는 조성물이다. 광의 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라, 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면 활성제, 산화 방지제, 폴리머 성분 등의 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다.

임프린트재는, 스핀 코터나 슬릿 코터에 의해 기판 상에 막상으로 부여되어도 된다. 또한, 임프린트재는, 액체 분사 헤드에 의해, 액적상 또는 복수의 액적이 연결되어서 형성된 섬상 또는 막상으로 기판 상에 부여되어도 된다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는 예를 들어 1mPa·s 이상 100mPa·s 이하이다.

기판에는 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지 등이 사용되고, 필요에 따라, 그 표면에 기판과는 다른 재료로 이루어지는 부재가 형성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 기판은 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 석영 유리 등을 포함한다.

임프린트 장치(IMP)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지(3)와, 기판 척(5)과, 임프린트 헤드(6)와, 압력 조정부(7)와, 형 척(9)을 갖는다. 또한, 임프린트 장치(IMP)는, 릴레이 광학계(12)와, 대역 통과 필터(13)와, 관찰부(14)와, 제1 계측부(15)와, 제2 계측부(16)와, 제어부(18)와, 기억부(19)와, 조사계(30)를 갖는다.

본 명세서 및 첨부 도면에서는, 기판(4)의 표면에 평행한 방향을 XY 평면으로 하는 XYZ 좌표계로 방향을 나타낸다. XYZ 좌표계에 있어서의 X축, Y축 및 Z축 각각에 평행한 방향을 X 방향, Y 방향 및 Z 방향이라 하고, X축 둘레의 회전, Y축 둘레의 회전 및 Z축 둘레의 회전 각각을, θX, θY 및 θZ라 하자. X축, Y축, Z축에 관한 제어 및 구동(이동)은 각각, X축에 평행한 방향, Y축에 평행한 방향, Z축에 평행한 방향에 관한 제어 또는 구동(이동)을 의미한다. 또한, θX축, θY축, θZ축에 관한 제어 또는 구동은, 각각, X축에 평행한 축 둘레의 회전, Y축에 평행한 축 둘레의 회전, Z축에 평행한 축 둘레의 회전에 관한 제어 또는 구동을 의미한다.

형(1)은 직사각형의 외형 형상을 갖고, 석영 기판으로 구성되어 있다. 형(1)은 기판 측의 제1면(1a)의 중앙부에, 기판(4)(의 위의 임프린트재)로 전사해야 할 패턴(요철 패턴)이 형성된 메사 영역(2)을 갖는다. 메사 영역(2)은 기판 상의 임프린트재를 형성할 때에, 메사 영역(2)을 제외하는 영역이 기판(4)에 접촉하는 것을 방지하기 위해서, 그 주위의 영역보다도 높아지도록, 즉, 단차 구조를 갖도록 형성되어 있다. 또한, 형(1)은 메사 영역(2)을 포함하는 제1면(1a)과는 반대 측의 제2면(1b)에, 원통상의 오목부인 코어 아웃(8)(오목부 구조)을 갖는다. 코어 아웃(8)은 캐비티라고도 불리며, 일반적으로, 코어 아웃(8)의 중심이 메사 영역(2)의 중심과 겹치도록 형성되어 있다.

임프린트 헤드(6)는, 예를 들어 형(1)을 진공 흡착 또는 정전 흡착하는 형 척(9)을 통해 형(1)을 보유 지지한다. 또한, 임프린트 헤드(6)는 형 척(9)에 흡착된 형(1)을 기판 상의 임프린트재에 접촉시켜서 압박하는 압박부로서 기능한다. 임프린트 헤드(6)는 형 척(9)을 구동하는(이동시키는) 구동부를 포함한다. 이러한 구동부는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 3축의 구동계 DZ1, DZ2 및 DZ3을 포함한다. 도 2는, 임프린트 헤드(6)의 구동부의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 구동계 DZ1, DZ2 및 DZ3은, 예를 들어 Z 방향으로 독립 구동 가능한 액추에이터로 구성되어 있다. 임프린트 헤드(6)의 위치나 자세(상태)는 임프린트 장치(IMP)에 마련된 각종 센서, 예를 들어 임프린트 헤드(6)에 내장된 높이 센서 및 힘 센서(도시하지 않음)에 의해 실시간으로 계측(관찰)하는 것이 가능하다.

압력 조정부(7)는 형(1)에 마련된 코어 아웃(8)의 압력을 조정한다. 코어 아웃(8)은 형(1)을 기판 상의 임프린트재에 접촉시킬 때, 형(1), 구체적으로는, 메사 영역(2)을 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시켜, 메사 영역(2)의 중심 부분으로부터, 임프린트재와의 접촉 영역을 점차 확장하는 것을 목적으로 마련되어 있다. 구체적으로는, 압력 조정부(7)가 코어 아웃(8)의 압력을 외부의 압력보다도 높게 함으로써, 형(1)의 메사 영역(2)을 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시킬 수 있다. 이와 같이, 압력 조정부(7)는 형(1)의 제1면(1a)과는 반대 측인 제2면(1b)에 힘을 부여하여 제1면(1a)을 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시키는 변형부로서 기능한다. 본 실시 형태에서는, 압력 조정부(7)는 형(1)의 코어 아웃(8)의 압력을 조정함으로써, 코어 아웃(8)(제2면(1b))에 힘을 부여하여 메사 영역(2)(제1면(1a))을 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시킨다. 형(1)의 메사 영역(2)을 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시킴으로써, 형(1)(메사 영역(2))과 기판(4)(임프린트재) 사이에 존재하는 기체를 외측(외주)으로 압출하여 기판 상의 임프린트재에 혼입되는 기포를 저감시킬 수 있다.

본 실시 형태에서는, 릴레이 광학계(12)는 임프린트 헤드(6)의 내부에 배치되고, 대역 통과 필터(13) 및 조사계(30)는 임프린트 헤드(6)의 상부에 배치되어 있다. 조사계(30)는 기판 상의 임프린트재와 형(1)이 접촉하고 있는 상태에 있어서, 대역 통과 필터(13) 및 릴레이 광학계(12)를 통해, 광(예를 들어 자외선)을 기판 상의 임프린트재에 조사하여 임프린트재를 경화시킨다.

관찰부(14)는 임프린트 헤드(6)의 상부에 배치되어 있다. 관찰부(14)는 대역 통과 필터(13) 및 릴레이 광학계(12)을 통해 형(1)의 메사 영역(2)이나 기판(4)의 샷 영역을 관찰한다. 구체적으로는, 관찰부(14)는 기판 상의 임프린트재가 형(1)에 의해 펴 넓혀지는 모습이나 형(1)과 기판(4) 사이의 좁은 갭에 의해 형성되는 간섭 줄무늬를 관찰하여 화상을 취득한다. 또한, 관찰부(14)는 형(1)(메사 영역(2))과 기판 상의 임프린트재의 접촉 면적(접촉 영역)의 확대에 관한 정보를 취득하는 취득부로서도 기능한다.

기판 스테이지(3)는, 예를 들어 기판(4)을 진공 흡착 또는 정전 흡착하는 기판 척(5)을 통해 기판(4)을 보유 지지한다. 기판 스테이지(3)는 기판 척(5)을 X 방향 및 Y 방향으로 구동함(이동시킴)으로써, 기판(4)의 전체면(모든 샷 영역)에 대한 임프린트 처리를 가능하게 한다.

기판 스테이지(3)에는, 형(1)의 기판 측의 제1면(1a)의 높이, 예를 들어 메사 영역(2)의 높이를 계측하는 제1 계측부(15)가 마련되어 있다. 따라서, 제1 계측부(15)가 형(1) 아래를 통과하도록 기판 스테이지(3)를 이동시킴으로써, 제1 계측부(15)는 형(1)의 메사 영역(2)의 형상(면 형상)이나 틸트양을 계측할 수 있다.

또한, 임프린트 장치(IMP)에는, 기판 스테이지(3)에 대향하도록, 기판(4)의 높이를 계측하는 제2 계측부(16)가 마련되어 있다. 따라서, 기판(4)이 제2 계측부(16) 아래를 통과하도록 기판 스테이지(3)를 이동시킴으로써, 제2 계측부(16)는 기판(4)의 형상(면 형상)이나 틸트양을 계측할 수 있다.

제어부(18)는 CPU나 메모리 등을 포함하는 정보 처리 장치(컴퓨터)로 구성되고, 기억부(19)에 기억된 프로그램에 따라, 임프린트 장치(IMP)의 전체를 제어한다. 제어부(18)는 임프린트 장치(IMP)의 각 부를 제어하여, 형(1)의 메사 영역(2)(제1면(1a))과 기판 상의 임프린트재(조성물)를 접촉시켜 메사 영역(2)과 기판(4) 사이에 임프린트재의 막을 형성하는 처리를 제어한다. 본 실시 형태에 있어서, 임프린트재의 막을 형성하는 처리란, 기판 상의 복수의 샷 영역의 각각에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 처리이다. 제어부(18)는 관찰부(14)에서 취득된 화상을 해석하여 임프린트 처리를 평가하고, 그 결과를 임프린트 처리에 반영시키는 것이 가능하다. 예를 들어 제어부(18)는 제1 계측부(15)나 제2 계측부(16)의 계측 결과(형(1)의 메사 영역(2)의 면 형상 및 틸트양이나 기판(4)의 면 형상 및 틸트양)을 취득하여 형(1)과 기판(4)의 레벨링 상태를 확인한다. 그리고, 제어부(18)는 형(1)과 기판(4)의 레벨링 상태에 기초하여, 임프린트 헤드(6)나 압력 조정부(7)를 통해 임프린트 헤드(6)의 상태(위치나 자세)나 형(1)의 상태(형상)를 제어한다.

여기서, 도 4를 참조하여, 일반적인 임프린트 처리에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 4는, 일반적인 임프린트 처리를 설명하기 위한 흐름도이다. 임프린트 처리는, 통상 형(1)과 기판(4)의 레벨링 상태를 평행하게 유지한 상태에서 행해진다. 상세하게는, 형(1)의 메사 영역(2)과 기판(4)의 샷 영역의 레벨링을 평행하게 함으로써, 이상적인 임프린트 처리를 실현하고자 하고 있다. 그래서, 형(1)의 메사 영역(2)의 면 형상(높이 방향(Z 방향)의 위치) 및 틸트양을 제1 계측부(15)(장치 상)에서 미리 계측하고, 또한 기판(4)의 면 형상 및 틸트양을 제2 계측부(16)에서 미리 글로벌하게 계측함으로써 양자의 레벨링 상태를 취득한다. 그리고, S402에 있어서, 형(1) 또는 기판(4)의 목표로 하는 틸트 위치(목표 틸트 위치)를 설정함과 함께, 형(1)의 메사 영역(2)과 기판(4) 사이의 갭양도 설정한다.

이어서, S404에 있어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 압력 조정부(7)를 통해 형(1)의 코어 아웃(8)에 압력을 가하여(인가하여), 형(1)의 메사 영역(2)을 기판 측으로 팽창시켜 볼록 형상으로 변형시킨다. 이것은, 상술한 바와 같이, 형(1)과 기판 상의 임프린트재의 접촉을 개시할 때에, 기판 상의 임프린트재에 기포가 갇히기 어렵게 하기 위해서이다. 또한, 형(1)의 메사 영역(2)의 변형량, 즉, 압력 조정부(7)로부터 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력의 값은, 미리 설정되어 있다. 도 3은, 임프린트 장치(IMP)에 있어서, 형(1)의 메사 영역(2)을 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시킨 상태를 도시하는 도면이다.

이어서, S406에 있어서, 형(1)과 기판 상의 임프린트재를 접촉시키는 접촉 공정을 개시한다. 구체적으로는, 기판 스테이지(3)에 의해 X 방향 및 Y 방향으로 위치 결정된 기판(4)에 대하여 임프린트 헤드(6)가 형(1)을 흡착한 형 척(9)을 Z 방향으로 강하시켜, 형(1)의 메사 영역(2)의 중심 부분을 기판 상의 임프린트재에 접촉시킨다. 또한, 그 상태를 유지하면서, 힘 제어에 의해 소정의 힘이 될 때까지 형 척(9)을 Z 방향으로 강하시켜, 형(1)의 메사 영역(2)의 전역까지 기판 상의 임프린트재를 펴 넓힌다. 이때, 형(1)의 높이(Z 방향의 위치) 제어, 틸트 제어 및 힘 제어는, 임프린트 헤드(6)의 구동부를 구성하는 구동계 DZ1, DZ2 및 DZ3의 각각의 구동을 제어함으로써 실현된다.

이어서, 형(1)의 메사 영역(2)의 전역까지 기판 상의 임프린트재를 펴 넓히면, S408에 있어서, 압력 조정부(7)를 통해 형(1)의 코어 아웃(8)의 압력을 낮추어서(저하시켜), 형(1)의 메사 영역(2)의 형상을 원상태로 돌린다. S408에서는, 최종적으로, 형(1)과 기판(4)의 레벨링 상태를 평행하게 한다. 그리고, S410에 있어서, 기판 상의 임프린트재를 형(1)에 충전하는 충전 공정으로 이행하여 소정의 기간(기판 상의 임프린트재가 형(1)에 충전될 때까지), 형(1)과 기판(4)의 레벨링 상태를 평행하게 유지한다. 또한, 충전 공정으로 이행하기 전의 공정, 구체적으로는, S406의 공정과 S408의 공정을 포함하는 공정은, 다이내믹 스프레드 공정이라고도 불린다.

이어서, S412에 있어서, 기판 상의 임프린트재가 형(1)에 충전되면, 조사계(30)로부터 임프린트재에 광을 조사하여 임프린트재를 경화시킨다(경화 공정).　그 후, S414에 있어서, 임프린트 헤드(6)에 의해 형 척(9)을 Z 방향으로 상승시켜 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 형(1)을 떼어낸다(이형 공정).

도 4에서는, 임프린트 처리의 통상 시퀀스에 대하여 설명했지만, 장치 교정을 목적으로 하여 기판 상에 임프린트재가 존재하지 않는 상태이어도 마찬가지 시퀀스를 행하는 것이 가능하다. 또한, 압력 제어(형(1)을 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시키는 제어), 형(1)의 높이(Z 방향의 위치) 제어, 틸트 제어 및 힘 제어는, 제어 프로파일로서 기억부(19)에 미리 기억되어, 제어부(18)에 의해 실행된다.

임프린트 처리에서는, 생산성(스루풋)의 더한층의 향상을 실현하기 위해서, 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간을 단축할 것이 요망되고 있다. 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간을 변화시켜서 미충전 결함의 발생 모습을 관찰한 실험 결과를 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 나타낸다. 도 5a, 도 5b, 도 5c는, 각각 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간을, 0.6초, 0.5초, 0.4초로 했을 경우의 실험 결과를 나타내고 있다. 단, 충전 공정이 종료될 때까지의 시간(다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간과 충전 공정에 요하는 시간의 합)은 0.8초로 동일 조건으로 하였다. 여기서, 도 5a, 도 5b 및 도 5c를 참조하건대, 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간이 짧아짐에 따라 미충전 결함이 발생하기 쉬워져, 미충전 결함(의 발생 수)이 증가하였다는 것을 알 수 있다. 따라서, 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간을 함부로 단축하면, 미충전 결함이 증가하여 생산성을 저하시키는 것으로 이어진다.

여기서, 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간을 변화시킨 실험 결과에 대하여 고찰한다. 도 6a, 도 6b 및 도 6c는, 기판 상의 임프린트재와 형(1)(메사 영역(2))의 접촉 상태 및 이러한 접촉 상태에 대응하여 관찰부(14)에서 취득되는 화상(40)을 도시하는 도면이며, 각각, 서로 다른 접촉 상태를 나타내고 있다. 도 6a, 도 6b 및 도 6c에서는, 서로 다른 접촉 상태를, 형(1)의 형상(변형량)을 나타내는 곡면(50, 60 및 70)으로서 나타내고 있다.

도 6a는, 기판 상의 임프린트재와 형(1)이 접촉하고 있지 않은 상태를 나타내고, 이러한 상태에 있어서 관찰부(14)에서 취득되는 화상(40)에는, 간섭 패턴은 포함되어 있지 않다.

도 6b는, 기판 상의 임프린트재와 형(1)이 접촉 경계(43)에서 규정되는 접촉 직경(거리)으로 접촉하고 있는 상태를 나타내고, 이러한 상태에 있어서 관찰부(14)에서 취득되는 화상(40)에는, 간섭 패턴 IF(43)가 포함되어 있다. 간섭 패턴 IF(43)는, 접촉 경계(43)의 근방에서의 간섭 줄무늬의 간격이 좁기 때문에, 접촉 경계(43)의 근방에서의 형(1)의 볼록 형상의 기울기(곡면(60)의 곡률)가 크다는 것을 알 수 있다.

도 6c는, 기판 상의 임프린트재와 형(1)이 접촉 경계(44)에서 규정되는 접촉 직경(거리)으로 접촉하고 있는 상태를 나타내고, 이러한 상태에 있어서 관찰부(14)에서 취득되는 화상(40)에는, 간섭 패턴 IF(44)가 포함되어 있다. 상세하게는, 도 6c는, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 일정하게 유지하면서, 형(1)을 기판 상의 임프린트재에 계속하여 압입함으로써 접촉 경계(43)가 접촉 경계(44)가 된 상태를 나타내고 있다. 간섭 패턴 IF(44)는, 접촉 경계(44)의 근방에서의 간섭 줄무늬의 간격이 넓기 때문에, 형(1)의 볼록 형상의 기울기(곡면(70)의 곡률)가 도 6b에 나타내는 형(1)의 볼록 형상의 기울기(곡면(60)의 곡률)와 비교하여, 보다 작게 되어 있다는 것을 알 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하여, 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 나타내는 각 상태에 대하여 상세하게 설명한다. 도 7에서는, 기판 상의 임프린트재와 형(1)이 접촉하고 있지 않은 상태(도 6a)에서의 형(1)의 형상(곡면(50))을 높이 커브(C50)로 나타내고 있다. 또한, 기판 상의 임프린트재와 형(1)이 접촉 경계(43)에서 규정되는 접촉 직경으로 접촉하고 있는 상태(도 6b)에서의 형(1)의 형상(곡면(60))을 높이 커브(C60)로 나타내고 있다. 마찬가지로, 기판 상의 임프린트재와 형(1)이 접촉 경계(44)에서 규정되는 접촉 직경으로 접촉하고 있는 상태(도 6c)에서의 형(1)의 형상(곡면(70))을 높이 커브(C70)로 나타내고 있다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c에 나타내는 간섭 패턴의 관찰로부터, 접촉 경계의 근방에서의 간섭 줄무늬의 간격은, 기판 상의 임프린트재와 형(1)의 접촉 면적이 커짐에 따라서, 커진다는 것을 알 수 있다. 도 7을 참조하건대, 간섭 줄무늬의 반 피치의 높이를 파선(80)으로 나타내면, 간섭 줄무늬의 간격이 넓어진다는 것은, 접촉 경계가 커진다는 것을 의미한다. 바꾸어 말하면, 간섭 줄무늬의 간격이 넓어짐에 따라서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 형(1)의 볼록 형상의 기울기(곡면(50, 60 및 70)의 곡률)이 작아진다는 것을 알 수 있다.

도 8을 참조하건대, 접촉 경계에서의 형(1)의 볼록 형상의 기울기는, 접촉 직경이 커지는 샷 영역의 주변부에서 작아지게 된다. 따라서, 샷 영역의 주변부에서는, 접촉 경계에서의 형(1)과 기판(4)의 상대적인 기울기(곡률)가 작아진다. 이것은, 형(1)을 볼록 형상으로 변형시킴으로써 형(1)과 기판(4) 사이에 존재하는 기체를 임프린트재의 퍼짐보다도 빨리 외측으로 압출하여 기판 상의 임프린트재에 혼입되는 기포를 저감시킨다는 효과가 샷 영역의 주변부에서는 작아지는 것을 의미한다.

여기서, 상술한 실험 결과로 돌아가면, 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간에 관계없이, 접촉 경계에서의 형(1)과 기판(4)의 상대적인 기울기가, 특히 메사 영역(2)(샷 영역)의 주변부에서 작아지는 것은, 도 5c에 나타내는 미충전 결함의 분포로부터 이해할 수 있다. 단, 이러한 경향은, 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간을 짧게 함으로써 현저해지는 것도 시사하고 있다. 이것은, 기판 상의 임프린트재를 펴 넓히는 속도를 빠르게 함으로써 형(1)과 기판(4) 사이에 존재하는 기체의 압력이 높아져, 형(1)과 기판(4) 사이(기판 상의 임프린트재)에 트랩된 기체의 분자수가 증가한 것이 주요인으로 생각된다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해서, 기체의 투과성이 높은 재료를 형(1)이나 기판(4)에 적층하는 것을 생각할 수 있지만, 기체의 투과성이 높은 재료를 적층하는 공정이 증가하는 것 외에, 형(1)이나 기판(4)의 비용 증가로 이어진다.

한편, 임프린트 장치(IMP)에 있어서, 접촉 경계에서의 형(1)의 볼록 형상의 기울기(곡면의 곡률)를 크게 함으로써, 기판 상의 임프린트재를 펴 넓히는 속도를 빠르게 하는 것에 기인하는, 트랩되는 기체의 분자수의 증가를 억제하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어 특허문헌 4에 개시되어 있는 바와 같이, 형(1)의 코어 아웃(8)의 두께, 치수(사이즈), 형상 등을 변경함으로써, 형(1)의 변형량, 즉, 접촉 경계에서의 형(1)의 볼록 형상의 기울기를 바꾸는 것이 가능하다. 단, 형(1)의 코어 아웃(1)의 두께, 치수, 형상 등의 변경은, 형(1)의 낙하나 파손의 위험성을 수반하기 때문에 설계값의 재검토가 필요로 된다. 이러한 설계값의 재검토에는, 많은시간이나 리소스를 요하게 되기 때문에, 임프린트 장치(IMP)의 생산성(스루풋)의 향상의 방해가 된다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 접촉 경계에서의 형(1)의 볼록 형상의 기울기를 크게 하기 위해서, 형(1)의 코어 아웃(8)(제2면(1b))에 가하는 압력을 크게 하여 형(1)(메사 영역(2))의 변형량을 크게 한다. 단, 형(1)의 변형량을 크게 함으로써, 형(1)이 형 척(9)으로부터 낙하하여 파손될 가능성도 높아진다. 그래서, 본 발명자는, 압력 조정부(7)로부터 형(1)의 코어 아웃(8)에 적당히 압력을 가하고, 형(1)에 대하여 형 척(9)으로부터 형(1)을 낙하시키는 힘이 어느 정도 작용하는지를 계산에 의해 구하였다. 이러한 계산에 있어서의 장치 조건을 이하의 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타내는 장치 조건에서 계산한 결과를 도 9에 나타낸다. 도 9에 있어서, MVac은, 형 척(9)에 의한 형(1)의 흡착력(보유 지지력)을 나타내고, BPF는, 형(1)이 낙하하려고 하는 힘(낙하력)을 나타내고, TotalVac은, 흡착력 MVac와 낙하력 BPF를 합산한 힘(합산력)을 나타내고 있다. 여기에서의 부호는, 형 척(9)으로부터 형(1)을 낙하시키는 방향을 플러스로 하고 있다.

도 9를 참조하건대, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력이 커지면, 거기에 비례하여 형(1)이 낙하하려고 하는 낙하력(BPF)은 커진다. 한편, 형 척(9)에 의한 형(1)의 흡착력(MVac)은 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력에 영향을 받지 않고 일정하다. 따라서, 흡착력(MVac)과 낙하력(BPF)을 합산한 합산력(TotalVac)은 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력에 비례하여 커지고, 제로를 초과하면, 형 척(9)으로부터 형(1)이 낙하하게 된다. 이 때문에, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 용이하게 크게 하는 것은, 설계상 간단하지 않다.

또한, 본 발명자는, 형(1)의 코어 아웃(8)의 두께와, 형(1)의 코어 아웃(8)에 압력을 가했을 때에 코어 아웃(8)의 주변부(에지부)에 걸리는 최대 응력의 관계를 계산에 의해 구하였다. 도 10은, 형(1)의 코어 아웃(8)의 두께와 코어 아웃(8)의 주변부에 걸리는 최대 응력의 관계를 계산한 결과를 도시하는 도면이다. 도 10에 있어서, 곡선 PA는, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 기준 압력값으로 했을 경우의 관계를 나타내고 있다. 또한, 곡선 PB는, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 기준 압력값보다도 작은 압력값으로 했을 경우의 관계를 나타내고, 곡선 PC는, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 기준 압력값보다도 큰 압력값으로 했을 경우의 관계를 나타내고 있다.

도 10을 참조하건대, 형(1)의 코어 아웃(8)의 두께를 현 상태의 1.1mm보다도 얇게 하면, 코어 아웃(8)의 주변부(에지부)에 걸리는 최대 응력(σmax)이 커진다는 것을 알 수 있다. 또한, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 크게 하면, 곡선(곡선 PC)이 상승하고, 즉, 최대 응력이 커진다. 형(1)의 코어 아웃(8)의 주변부에 걸리는 최대 응력이 커지면, 형(1)이 파손될 가능성이 높아지기 때문에,형(1)의 코어 아웃(8)의 두께나 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력은, 안전상 간단하게는 바뀌지 않는다.

상술한 바와 같이, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 변경하기 위해서는, 안전성을 담보할 필요가 있다. 여기에서는, 안전성을 담보하고, 또한 형(1)에 대한 임프린트재의 충전 성능을 향상시키는 구체적인 방법에 대하여 설명한다.

도 11은, 형(1)과 기판(4)(기판 상의 임프린트재)이 접촉한 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 먼저, 형 측의 상태, 구체적으로는, 형(2)의 코어 아웃(8)의 직경을 2R이라 하고, 코어 아웃(8)에 가하는 압력의 압력값을 P라 하여 기판(4)로부터의 반력이 없는 상태에 대하여 계산한다. 이 경우, 형(1)의 코어 아웃(8)의 주변부에 걸리는 최대 응력 σmax 및 형(1)의 최대 변형량(휨양) Wmax는, 이하의 식 (1)로부터 구할 수 있다.

식 (1)에 있어서, t는 형(1)의 코어 아웃(8)의 두께를 나타내고, v는 형(1)의 푸아송비를 나타내고, E는 형(1)의 종탄성 계수를 나타내고 있다.

또한, 형(1)이 기판(4)에 힘 F로 보유 지지되고 있는 상태에 관한 최대 응력 σmax 및 최대 변형량 Wmax는, 형(1)과 기판(4)의 접촉 영역의 직경을 a라 하면, 이하의 식 (2)로부터 구할 수 있다.

형(1)과 기판(4)이 접촉한 최종적인 상태는, 식 (1)과 식 (2)의 합산으로 표현된다. 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력의 압력값 P 및 형(1)과 기판(4)의 접촉 시의 힘 F를 변경하면서 계산을 행하여, 설계값과 대조한 결과를 도 12 및 도 13에 나타낸다. 또한, 그 밖의 조건, 예를 들어 코어 아웃(8)의 두께 t, 코어 아웃(8)의 직경 2R, 접촉 영역의 직경 a, 형(1)의 재료 계수 등은 표준값을 사용하여 계산을 행하였다.

도 12는, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력과, 형 척(9)에 의한 형(1)의 흡착력과 형(1)이 낙하하려고 하는 낙하력을 합산한 합산력(TotalVac)의 관계를 도시하는 도면이며, 형(1)이 형 척(9)으로부터 낙하할 가능성이 있는 낙하 영역(100)을 나타내고 있다. 도 12를 참조하건대, 형 척(9)이 형(1)을 흡착하는 흡착력이 -50N을 하회하지 않는 조건이라면, 형(1)이 형 척(9)으로부터 낙하하지 않아 안전성이 담보되어 있다고 할 수 있다.

또한, 도 13은, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력과, 코어 아웃(8)의 주변부에 걸리는 최대 응력(σmax)의 관계를 도시하는 도면이며, 형(1)이 파손될 가능성이 있는 파손 영역(101)을 나타내고 있다. 도 13을 참조하건대, 최대 응력이 설계값인 18N/mm²를 초과하지 않는 조건이라면, 형(1)이 파손되지 않아 안전성이 담보되어 있다고 할 수 있다.

여기서, 안전성이 담보되어 있는 조건(형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력의 압력값 P와, 형(1)과 기판(4)의 접촉 시의 힘 F의 조합 조건)을 충족하고, 또한 형(1)에 대한 임프린트재의 충전성을 향상시키기 위한 제어 프로파일에 대하여 생각한다. 형(1)과 기판(4)(기판 상의 임프린트재)이 접촉한 상태, 즉, 접촉 중에 있어서의 형(1)의 볼록 형상의 기울기(이하, 「곡률」이라고 함)는 형(1)과 기판(4)이 접촉하고 있지 않은 상태에 있어서의 형(1)의 곡률보다도 작아진다. 따라서, 형(1)의 곡률이 가장 작아지는 개소에 있어서, 이러한 개소의 전방에서 형(1)의 곡률을 현 상태보다도 점차 크게 하면, 이러한 개소에서의 임프린트재의 충전성을 향상시킬 수 있다. 형(1)의 곡률이 가장 작아지는 개소는, 형(1)의 메사 영역(2)의 주변부, 특히 코너부의 근방이기 때문에, 메사 영역(2)의 코너부까지의 제어 프로파일을, 안전성이 담보되어 있는 조건의 범위 내에서 조정하면 되게 된다.

먼저, 도 14를 참조하여, 기본적인 제어 프로파일에 대하여 설명한다. 압력 제어 프로파일(102)은 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력의 압력값을 나타내는 프로파일이며, 동적인 접촉 공정으로부터 정적인 충전 공정으로 이행할 때까지의 프로파일을 나타내고 있다. 압력 제어 프로파일(102)에는, 초깃값으로서, 통상 형 척(9)으로부터 형(1)이 낙하하지 않으며, 또한 형(1)을 파손시키지 않는 압력값이 설정되어 있다. 또한, 압력 제어 프로파일(102)에는, 소정 기간의 경과 후에, 압력값을 초깃값으로부터 0까지 급준하게 감소시키는 압력값이 설정되어 있다. 힘 제어 프로파일(103)은 임프린트 헤드(6)가 형(1)을 기판 상의 임프린트재에 압박하는 압박력의 값을 나타내는 프로파일이며, 동적인 접촉 공정으로부터 정적인 충전 공정으로 이행할 때까지의 프로파일을 나타내고 있다. 힘 제어 프로파일(103)에는, 초깃값으로서, 형(1)과 기판 상의 임프린트재가 접촉한 초기 상태로부터 힘을 증대시켜, 형(1)과 기판 상의 임프린트재의 접촉 면적을 확대하는 압박력의 값이 설정되어 있다. 또한, 힘 제어 프로파일(103)에는, 소정 기간의 경과 후에, 압박력의 값을 초깃값으로부터 0까지 급준하게 감소시키는 압박력의 값이 설정되어 있다.

이어서, 도 15를 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 제어 프로파일에 대하여 설명한다. 압력 제어 프로파일(104)은 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력의 압력값을 나타내는 프로파일이며, 동적인 접촉 공정으로부터 정적인 충전 공정으로 이행할 때까지의 프로파일을 나타내고 있다. 압력 제어 프로파일(104)에는, 초깃값으로서, 압력 제어 프로파일(102)과 동일한 압력값이 설정되어 있다. 또한, 압력 제어 프로파일(104)에는, 형(1)과 기판 상의 임프린트재가 접촉한 후, 임프린트 헤드(6)가 기판 상의 임프린트재에 압박력을 가하고 있는 동안에, 압력값을 초깃값으로부터 상승시키는 압력값이 설정되어 있다. 단, 압력 제어 프로파일(104)에 설정되는 압력값은(즉, 압력값을 초깃값으로부터 상승시키는 압력값이어도), 상술한 바와 같이, 안전성이 담보되어 있는 조건의 범위 내에서 설정되어 있다. 구체적으로는, 이하의 식 (3)에 나타내는 관계를 충족하도록, 압력 제어 프로파일(104)(형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력의 압력값)을 설정한다.

식 (3)에 있어서, BP(0)는 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력의 초깃값을 나타내고, BP(t)은 형(1)과 기판 상의 임프린트재가 접촉하고 나서 t초 후의 압력값을 나타내고 있다. 또한, a는, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력의 힘-압력 환산 계수 [N/kpa]를 나타내고, IHF(0)는 임프린트 헤드(6)의 압박력의 초깃값을 나타내고, IHF(t)는 형(1)과 기판 상의 임프린트재가 접촉하고 나서 t초 후의 압박력을 나타내고 있다. 또한, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 크게 하는 방향을 힘의 플러스라 하고, 압박력을 가하는 힘의 방향은 마이너스라 하자.

식 (3)은 접촉 공정을 개시하고 나서 형(1)과 기판 상의 임프린트재가 접촉한 후, 식 (3)에 나타내는 관계식을 충족하고 있으면, 언제나, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력의 증가를 개시하는 압력 제어 프로파일을 제작할 수 있다는 것을 의미하고 있다.

또한, 힘 제어 프로파일(105)은 임프린트 헤드(6)가 형(1)을 기판 상의 임프린트재에 압박하는 압박력의 값을 나타내는 프로파일이며, 동적인 접촉 공정으로부터 정적인 충전 공정으로 이행할 때까지의 프로파일을 나타내고 있다. 힘 제어 프로파일(105)에는, 초깃값으로서, 형(1)과 기판 상의 임프린트재가 접촉한 초기 상태로부터 힘을 증대시켜, 형(1)과 기판 상의 임프린트재의 접촉 면적을 확대하는 압박력의 값이 설정되어 있다. 또한, 힘 제어 프로파일(105)에는, 소정 기간의 경과 후에, 압박력의 값을 초깃값으로부터 0까지 급준하게 감소시키는 압박력의 값이 설정되어 있다. 또한, 도 15를 참조하건대, 형(1)과 기판 상의 임프린트재를 접촉시킨 후의 각 시각에 있어서, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력(힘)은 임프린트 헤드(6)의 압박력보다도 작다.

힘 제어 프로파일(105)에는, 힘 제어 프로파일(103)에 설정되어 있는 압박력의 값보다도 큰 압박력의 값이 설정되어 있다. 이것은, 힘 제어 프로파일(105)은 압력 제어 프로파일(104)과 동기(연동)시킬 필요가 있고, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 크게 하면, 거기에 동기시켜 임프린트 헤드(6)의 압박력도 크게 할 필요가 있기 때문이다.

도 16은, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력과, 형(1)의 최대 변형량(Wmax)의 관계를 도시하는 도면이다. 도 16을 참조하건대, 예를 들어 임프린트 헤드(6)의 압박력을 40N으로 하면, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 압력값 BPA로부터 압력값 BPC로 해도, 형(1)의 변형량을 동등하게 하기 위해서는, 60N에 가까운 압박력이 필요하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 힘 제어 프로파일(105)을 압력 제어 프로파일(104)에 동기시켜 임프린트 헤드(6)가 기판 상의 임프린트재를 펴 넓히는 속도를 일정하게 유지하도록, 힘 제어 프로파일(105)을 제작할 필요가 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 제어부(18)는 임프린트 처리, 구체적으로는, 다이내믹 스프레드 공정에 있어서, 압력 조정부(7)를 통해 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 제어한다. 구체적으로는, 형(1)의 메사 영역(2)과 임프린트재를 접촉시킨 후에 압력 조정부(7)가 코어 아웃(8)에 부여하는 힘(압력)이 메사 영역(2)과 임프린트재를 접촉시키기 전에 압력 조정부(7)가 코어 아웃(8)에 부여한 힘보다도 커지도록 한다. 예를 들어 형(1)과 임프린트재를 접촉시키기 전에 메사 영역(2)이 기판 측으로 볼록 형상이 되도록, 압력 조정부(7)가 조정해야 할 코어 아웃(8)의 압력을 제1 압력값(초깃값)으로 설정한다. 그리고, 형(1)을 임프린트재에 접촉시켜서 압박하고 있는 동안에, 압력 조정부(7)가 조정해야 할 코어 아웃(8)의 압력을 제1 압력값보다도 큰 제2 압력값으로 설정한다. 이에 따라, 도 15에 압력 제어 프로파일(104)로서 나타내는 압력 제어를 실현할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 형(1)과 임프린트재를 접촉시키고 나서 미리 정해진 시간 내에, 압력 조정부(7)가 조정해야 할 코어 아웃(8)의 압력을, 제1 압력값으로부터 제1 압력값보다도 큰 제2 압력값으로 변경하는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 형(1)과 임프린트재가 접촉한 타이밍에, 압력 조정부(7)가 조정해야 할 코어 아웃(8)의 압력을, 제1 압력값으로부터 제1 압력값보다도 큰 제2 압력값으로 변경해도 된다.

또한, 상술한 바와 같이, 다이내믹 스프레드 공정에서는, 임프린트 헤드(6)가 형(1)을 임프린트재에 압박하는 압박력과, 압력 조정부(7)가 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력(힘)이 동기하도록 임프린트 헤드(6) 및 압력 조정부(7)를 제어한다. 또한, 임프린트재를 펴 넓히는 속도가 일정해지도록(즉, 형(1)과 임프린트재의 접촉 면적이 일정한 속도로 확대되도록), 예를 들어 관찰부(14)에서 취득되는 접촉 면적의 확대에 관한 정보에 기초하여 임프린트 헤드(6)를 제어한다. 이러한 제어는, 다이내믹 스프레드 공정에 포함되는 압박력을 증가시키는 기간 및 압박력을 감소시키는 기간 중, 특히 압박력을 증가시키는 기간에 행하는 것이 유용하다.

이하, 본 실시 형태에 있어서의 제어 프로파일을 사용하여 시뮬레이션을 행한 결과에 대하여 설명한다. 시뮬레이션에는, 본 출원인이 개발한 시뮬레이터(Nilus: Nano Imprint Lithography Unified Simulator)를 사용하였다. 이러한 시뮬레이터는, 제어 프로파일로부터 형(1)과 기판(4) 사이에 존재하는 기체의 압력(가스압)을 계산하여 가스압에 따른 형(1)의 변형을 계산할 수 있다. 이에 따라, 형(1)과 기판 상의 임프린트재의 접촉 경계에서의 형(1)의 곡률을 평가할 수 있다. 또한, 형(1)과 기판 상의 임프린트재 사이에 갇히는 기체의 분자수를 계산함으로써 임프린트재의 충전 속도(충전 속도)를 평가할 수 있다.

먼저, 접촉 경계에서의 형(1)의 곡률로서, 형(1)의 메사 영역(2)의 코너부의 곡률을 평가하였다. 평가 조건으로서는, 형(1)의 치수를 150mm×150mm, 메사 영역(2)의 치수를 26mm×33mm, 메사 영역(2)의 높이를 30㎛, 메사 영역(2)에 형성되어 있는 패턴을 수십 nm의 다른 치수의 필러 패턴으로 하였다. 또한, 기판 상의 임프린트재의 드롭 패턴을, 지그재그상 배열의 표준적인 반복 그리드 패턴으로 하였다.

도 17을 참조하여, 형(1)의 곡률을 평가하는 평가 방법에 대하여 설명한다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 형(1)의 메사 영역(2)을 규정하는 외형(106)에 대하여 메사 영역(2)의 좌측 하단 코너로부터 메사 영역(2)의 중심을 향하는 화살표(107)에 따른 단면을 플롯함으로써 형(1)의 곡률을 평가하였다.

도 18은, 도 14에 나타내는 기본적인 제어 프로파일을 사용하여 형(1)의 곡률을 평가한 결과를 도시하는 도면이다. 도 18에는, 기본적인 제어 프로파일로서 서로 다른 2종류의 제어 프로파일을 사용하여 형(1)의 곡률을 평가한 결과를, 플롯(108 및 109)으로서 나타내고 있다. 또한, 도 19는, 도 15에 나타내는 본 실시 형태에 있어서의 제어 프로파일을 사용하여 형(1)의 곡률을 평가한 결과를 도시하는 도면이다. 도 19에는, 본 실시 형태에 있어서의 제어 프로파일로서 서로 다른 2종류의 제어 프로파일을 사용하여 형(1)의 곡률을 평가한 결과를, 플롯(110 및 111)으로서 나타내고 있다. 상술한 4개의 서로 다른 제어 프로파일에 대한 평가에 있어서, 플롯(108 내지 111)은, 같은 시각(구체적으로는, 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간의 설정값인 0.2초)에 있어서의 형(1)의 곡률을 나타내고 있다.

도 14에 나타내는 기본적인 제어 프로파일에 대응하는 플롯(108)과 플롯(109)을 비교한다. 플롯(108)으로 표시되는 접촉 경계에서의 형(1)의 곡률은, 플롯(109)으로 표시되는 접촉 경계에서의 형(1)의 곡률보다도 높다. 단, 플롯(108)에서는, 접촉 경계의 거리가 메사 영역(2)의 코너(0mm)로부터 멀어, 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간 내에, 메사 영역(2)의 코너부가 기판 상의 임프린트재에 압박되어 있지 않다. 한편, 플롯(109)에서는, 접촉 경계의 거리가 메사 영역(2)의 코너에 근접해 있는 것 같지만, 실제로는, 플롯(108)과 큰 차이가 없어, 형(1)의 곡률이 매우 작은 상태에서 메사 영역(2)의 코너부의 근방까지 이어져 있다고 생각된다. 따라서, 플롯(109)에서도, 플롯(108)과 마찬가지로, 메사 영역(2)의 코너부가 기판 상의 임프린트재에 충분히 압박되어 있지 않다.

이와 같이, 도 14에 나타내는 기본적인 제어 프로파일에서는, 0.2초의 시간 내에, 다이내믹 스프레드 공정(기판 상의 임프린트재에 대한 형(1)의 압박)을 완료 할 수 없다. 또한, 기판 상의 임프린트재를 펴 넓히는 속도를 빠르게 해도, 형(1)의 곡률이 현저하게 작아짐으로써, 형(1)과 기판 상의 임프린트재 사이에 기체를 가두기 쉬워지기 때문에, 임프린트재의 충전성을 향상시키는 것이 곤란해진다. 또한, 기체의 가두기에 대해서는, 구체예를 들어 나중에 보충적으로 설명한다.

한편, 도 15에 나타내는 본 실시 형태에 있어서의 제어 프로파일에 대응하는 플롯(110 및 111)을 참조하건대, 플롯(108 및 109)에 비하여, 접촉 경계의 거리가 메사 영역(2)의 코너에 가깝다. 또한, 플롯(110 및 111)에서는, 형(1)의 곡률이 매우 높은 상태를 유지하고 있어, 메사 영역(2)의 코너부가 기판 상의 임프린트재에 충분히 압박되고 있다는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 제어 프로파일은, 다이내믹 스프레드 공정에 요하는 시간을 단축했다고 해도, 메사 영역(2)의 코너부의 근방에서의 형(1)의 곡률을 높게 유지하는 것을 가능하게 하고 있다.

여기서, 접촉 경계에서의 형(1)의 곡률 차이에 대하여 구체적으로 설명한다. 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 3종류의 압력값으로 하고, 각각에서 임프린트 처리를 행하여 접촉 경계의 메사 영역(2)의 중심으로부터의 거리가 거의 동일한 상태에서 형(1)의 곡률을 시뮬레이션으로 계산하여 평가하였다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 접촉 공정을 0.5초로 하고, 압력값을 28kPa로 하는 압력 제어 프로파일 PCPA, 압력값을 34kPa로 하는 압력 제어 프로파일 PCPB, 압력값을 40kPa로 하는 압력 제어 프로파일 PCPC을 제작하였다. 도 21은, 도 20에 나타내는 3개의 압력 제어 프로파일 PCPA, PCPB 및 PCPC 각각에 대한 시뮬레이션의 결과를 도시하는 도면이다. 도 21을 참조하건대, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력이 28kPa 이상이면, 형(1)의 곡률 차이는 거의 없다는 것을 알 수 있다.

이어서, 도 22에 나타내는 바와 같이, 접촉 공정을 0.2초로 하고, 압력값을 28kPa로 하는 압력 제어 프로파일 PCPA', 압력값을 34kPa로 하는 압력 제어 프로파일 PCPB', 압력값을 40kPa로 하는 압력 제어 프로파일 PCPC'를 제작하였다. 그리고, 압력 제어 프로파일 PCPA', PCPB' 및 PCPC' 각각에서 임프린트 처리를 행하여, 접촉 경계의 메사 영역(2)의 중심으로부터의 거리가 거의 동일한 상태에서 형(1)의 곡률을 시뮬레이션으로 계산하여 평가하였다. 도 23은, 도 22에 나타내는 3개의 압력 제어 프로파일 PCPA', PCPB' 및 PCPC' 각각에 대한 시뮬레이션의 결과를 도시하는 도면이다. 도 23을 참조하건대, 도 21에 나타내는 결과와는 크게 달리, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력을 크게 함으로써 형(1)의 곡률이 커져, 압력 제어 프로파일 PCPA에 대한 시뮬레이션의 결과와 가까워진다는 것을 알 수 있다.

도 23에 나타내는 형(1)의 곡률을 나타내는 커브를 비교하면, 압력 제어 프로파일 PCPA에서는, 메사 영역(2)의 코너부에서 먼 10mm 부근에서의 메사 영역(2)의 높이가 약 35nm로 되어 있다. 이것은, 기판 상의 임프린트재의 양이나 드롭 수로부터 결정되는 임프린트재의 높이에 상당한다. 또한, 메사 영역(2)의 코너부에 접근하면, 예를 들어 6mm 정도부터 급격하게 메사 영역(2)의 높이가 크게 되어 있다. 한편, 압력 제어 프로파일 PCPC', PCPB', PCPA'의 순으로, 10mm 부근부터 점차 메사 영역(2)의 높이가 커지고, 6mm을 지나도 크게 변화하지 않고, 완만하게 작아져 있다. 이것으로부터, 정성적으로는, 형(1)의 코어 아웃(8)에 가하는 압력 및 임프린트 헤드(6)의 압박력을 크게 함으로써, 접촉 공정을 0.2초로 할 경우에 있어서의 형(1)의 곡률을, 접촉 공정을 0.5초로 하는 경우에 있어서의 형(1)의 곡률에 접근시키는 것이 가능하다. 단, 실제로는, 임프린트 장치(IMP)에 있어서의 제어 사양에 따라 상한이 결정될 터이다.

일반적으로는, 접촉 공정에 요하는 시간을 단축함으로써, 접촉 경계에서의 형(1)의 곡률이 형(1)과 기판 상의 임프린트재 사이의 기체의 압력에 크게 영향받기 때문에, 형(1)의 곡률을 높게 유지하는 것이 곤란해진다고 생각된다. 단, 본 실시 형태의 제어 프로파일에 의하면, 접촉 공정에 요하는 시간을 단축했다고 해도, 접촉 공정에 요하는 시간을 단축하기 전과 마찬가지로, 형(1)의 곡률을 높게 유지할 수 있다.

이어서, 임프린트 처리에 있어서의 형(1)의 곡률의 차이로부터, 형(1)과 기판 상의 임프린트재 사이에 트랩되는 기체의 분자수의 차이를 평가하였다. 도 24a 및 도 24b는, 형(1)과 기판 상의 임프린트재 사이에 트랩된 기체의 분자수를 나타내는 맵을 도시하는 도면이다. 도 24a 및 도 24b에서는, 검은 영역이 기체의 분자수가 많은 상태를 나타내고, 흰 영역이 기체의 분자수가 적은 상태를 나타내고 있다. 도 24a는, 도 18에 나타내는 플롯(108)에 대응하는 맵(112)을 나타내고, 도 24b는, 도 18에 나타내는 플롯(109)에 대응하는 맵(113)을 나타내고 있다.

도 24a 및 도 24b를 참조하건대, 맵(112 및 113)은 기체의 분자수에 관하여 동일한 분포를 가지고, 메사 영역(2)의 코너부의 근방에서 기체의 분자수가 많아져 있다는 것을 알 수 있다. 맵(113)은 맵(112)과 비교하여, 검은 영역이 넓으므로, 상술한 바와 같이, 형(1)의 곡률이 보다 작아지는 플롯(109)의 영향을 받고 있다고 생각된다. 또한, 형(1)의 곡률이 그다지 작지 않은 플롯(108)에 있어서도, 메사 영역(2)의 코너부가 기판 상의 임프린트재에 압박되어 있지 않기 때문에, 많은 기체가 트랩되어, 기체의 분자수가 많아졌다고 생각된다.

도 25a 및 도 25b는, 형(1)과 기판 상의 임프린트재 사이에 트랩된 기체의 분자수를 나타내는 맵을 도시하는 도면이다. 도 25a 및 도 25b에서는, 검은 영역이 기체의 분자수가 많은 상태를 나타내고, 흰 영역이 기체의 분자수가 적은 상태를 나타내고 있다. 도 25a는, 도 19에 나타내는 플롯(110)에 대응하는 맵(114)을 나타내고, 도 25b는, 도 19에 나타내는 플롯(111)에 대응하는 맵(115)을 나타내고 있다.

도 25a 및 도 25b를 참조하건대, 맵(114 및 115)은 맵(112 및 113)과는 달리, 메사 영역(2)의 코너부의 근방에 있어서의 검은 영역이 사라져, 트랩되는 기체의 분자수가 개선되어 있다. 단, 맵(114 및 115)에는, 메사 영역(2)에 내접하는 듯한 띠상의 영역이 존재하고 있다. 이것들에 대해서는, 접촉 거리의 시간 변화나 형(1)의 높이 시간 변화의 거동을 관찰하여, 기체의 압력의 저항에 대하여 기판 상의 임프린트재가 펴지는 속도를 일정하게 함으로써 개선할 수 있다. 이에 따라, 형(1)과 기판 상의 임프린트재 사이에 트랩되는 기체를 일정하게 하여 트랩되는 기체의 분자수를 최소화시키는 것이 가능해진다. 바꾸어 말하면, 기판 상의 임프린트재가 퍼지는 속도가 일정해지는 제어 프로파일(압력 제어 프로파일 및 힘 제어 프로파일)을 제작하면 된다. 또한, 이러한 제어 프로파일은, 접촉 공정뿐만 아니라, 그 후의 코어 아웃(8)의 압력을 저하시키는 공정에 걸쳐서 연속된 제어 프로파일로서 제작함으로써, 보다 효과적인 개선이 가능해진다. 또한, 접촉 거리의 시간 변화나 형(1)의 높이 시간 변화의 거동은, 구체적으로는, 시뮬레이션의 결과, 또는, 임프린트 장치(IMP)를 사용한 실험(임프린트 처리를 행한 결과)으로부터 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 형(1)의 곡률을 높게 유지함으로써, 형(1)과 기판 상의 임프린트재 사이에 트랩되는 기체의 분자량을 감소시키는 것이 가능하여 생산성을 향상시키는 데 유리한 임프린트 장치(IMP)를 제공할 수 있다.

임프린트 장치(IMP)를 사용하여 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 항구적으로, 또는, 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품이란, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 또는, 형 등이다. 전기 회로 소자로서는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, MRAM 등의 휘발성 또는 불휘발성의 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, FPGA 등의 반도체 소자 등을 들 수 있다. 형으로서는, 임프린트용의 몰드 등을 들 수 있다.

경화물의 패턴은, 상술한 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서, 그대로 사용되거나, 또는, 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 가공 공정에 있어서 에칭 또는 이온 주입 등이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.

이어서, 물품의 구체적인 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 26a에 나타내는 바와 같이, 절연체 등의 피가공재가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 준비하고, 계속해서, 잉크젯법 등에 의해, 피가공재의 표면에 임프린트재를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적상이 된 임프린트재가 기판 상에 부여된 모습을 나타내고 있다.

도 26b에 나타내는 바와 같이, 임프린트용의 형을, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재를 향하여 대향시킨다. 도 26c에 나타내는 바와 같이, 임프린트재가 부여된 기판과 형을 접촉시켜 압력을 가한다. 임프린트재는, 형과 피가공재의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화용의 에너지로서 광을 형을 통해 조사하면, 임프린트재는 경화된다.

도 26d에 나타내는 바와 같이, 임프린트재를 경화시킨 후, 형과 기판을 떼어내면, 기판 상에 임프린트재의 경화물 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은, 형의 오목부가 경화물의 볼록부에, 형의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응된 형상으로 되어 있어, 즉, 임프린트재에 형의 요철 패턴이 전사되게 된다.

도 26e에 나타내는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로 하여 에칭을 행하면, 피가공재의 표면 중, 경화물이 없거나, 또는, 얇게 잔존된 부분이 제거되어, 홈이 된다. 도 26f에 나타내는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재의 표면에 홈이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는, 경화물의 패턴을 제거했지만, 가공 후에도 제거하지 않고, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용의 막, 즉, 물품의 구성 부재로서 이용해도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 형(1)으로서, 요철 패턴이 형성된 회로 패턴 전사용의 형에 대하여 설명했지만, 형(1)은 요철 패턴이 형성되어 있지 않은 평면부를 갖는 형(평면 템플릿)이어도 된다. 평면 템플릿은, 평면부에 의해 기판 상의 조성물을 평탄화하도록 성형하는 평탄화 처리(성형 처리)를 행하는 평탄화 장치(성형 장치)에 사용된다. 평탄화 처리는, 기판 상에 공급된 경화성의 조성물에 평면 템플릿의 평면부를 접촉시킨 상태에서, 광의 조사에 의해, 또는, 가열에 의해 경화성의 조성물을 경화시키는 공정을 포함한다. 이와 같이, 본 실시 형태는, 평면 템플릿을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치에 적용할 수 있다.

기판 상의 하지 패턴은, 전공정에서 형성된 패턴에 기인하는 요철 프로파일을 갖고, 특히 근년의 메모리 소자의 다층 구조화에 수반하여, 기판(프로세스 웨이퍼)은 100nm 전후의 단차를 갖기도 한다. 기판 전체의 완만한 파상에 기인하는 단차는, 포토리소그래피 공정에서 사용되고 있는 노광 장치(스캐너)의 포커스 추종 기능에 의해 보정 가능하다. 단, 노광 장치의 노광 슬릿 면적 내에 수렴되는 피치의 미세한 요철은, 그대로 노광 장치의 초점 심도(DOF: Depth Of Focus)를 소비해버린다. 기판의 하지 패턴을 평탄화하는 종래 기술로서, SOC(Spin On Carbon)나 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등의 평탄화층을 형성하는 기술이 사용되고 있다. 그러나, 종래 기술에서는, 도 27a에 나타내는 바와 같이, 고립 패턴 영역(A)와 반복 Dense(라인& 스페이스 패턴의 밀집) 패턴 영역(B)의 경계 부분에 있어서, 40％ 내지 70％의 요철 억제율밖에 얻어지지 않아, 충분한 평탄화 성능이 얻어지지 않는다. 또한, 금후, 다층화에 의한 하지 패턴의 요철 차이는 더욱 증가하는 경향이 있다.

이 문제에 대한 해결책으로서, 미국 특허 제9415418호에는, 평탄화층이 되는 레지스트의 잉크젯 디스펜서에 의한 도포와 평면 템플릿에 의한 압인으로 연속막을 형성하는 기술이 제안되어 있다. 또한, 미국 특허 제8394282호에는, 기판 측의 토포그래피 계측 결과를 잉크젯 디스펜서에 의해 도포 지시하는 위치마다의 농담 정보에 반영하는 기술이 제안되어 있다. 임프린트 장치(IMP)는, 특히 미리 도포된 미경화된 레지스트에 대하여 형(1) 대신에 평면 템플릿을 밀어붙여 기판면 내의 국소 평면화를 행하는 평탄 가공(평탄화) 장치로서 적용할 수 있다.

도 27a는, 평탄 가공을 행하기 전의 기판을 나타내고 있다. 고립 패턴 영역(A)는, 패턴 볼록 부분의 면적이 적다. 반복 Dense 패턴 영역(B)에 있어서, 패턴 볼록 부분이 차지하는 면적과, 패턴 오목 부분이 차지하는 면적은 1: 1이다. 고립 패턴 영역(A)과 반복 Dense 패턴 영역(B)의 평균 높이는, 패턴 볼록 부분이 차지하는 비율로 다른 값이 된다.

도 27b는, 기판에 대하여 평탄화층을 형성하는 레지스트를 도포한 상태를 나타내고 있다. 도 27b에는, 미국 특허 제9415418호에 제안된 기술에 기초하여 잉크젯 디스펜서에 의해 레지스트를 도포한 상태를 나타내고 있지만, 레지스트의 도포에는 스핀 코터를 사용해도 된다. 바꾸어 말하면, 미리 도포된 미경화된 레지스트에 대하여 평면 템플릿을 압박하여 평탄화하는 공정을 포함하고 있으면, 임프린트 장치(IMP)가 적용 가능하다.

도 27c에 나타내는 바와 같이, 평면 템플릿은, 자외선을 투과시키는 유리 또는 석영으로 구성되고, 광원으로부터의 자외선의 조사에 의해 레지스트가 경화된다. 평면 템플릿은, 기판 전체의 완만한 요철에 대해서는 기판 표면의 프로파일을 따른다. 그리고, 레지스트가 경화된 후, 도 27d에 나타내는 바와 같이, 레지스트로부터 평면 템플릿을 떼어낸다.

발명은 상기 실시 형태로 제한되는 것은 아니고, 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 여러 가지 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 발명의 범위를 공표하기 위하여 청구항을 첨부한다.

본원은, 2020년 9월 8일 제출한 일본 특허 출원 제2020-150738을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재 내용의 모두를 여기에 원용한다.

Claims

형을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치이며,
상기 형의 제1면과 상기 조성물을 접촉시켜 상기 제1면과 상기 기판 사이에 상기 조성물의 막을 형성하는 처리를 제어하는 제어부와,
상기 형의 상기 제1면과는 반대 측인 제2면에 힘을 부여하여 상기 제1면을 상기 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시키는 변형부
를 가지며,
상기 제어부는, 상기 처리에 있어서, 상기 제1면과 상기 조성물을 접촉시킨 후에 상기 변형부가 상기 제2면에 부여하는 힘이, 상기 제1면과 상기 조성물을 접촉시키기 전에 상기 변형부가 상기 제2면에 부여한 힘보다도 커지도록, 상기 변형부를 제어하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제1항에 있어서, 상기 변형부는, 상기 제2면에 마련되어 있는 오목부의 압력을 조정함으로써 상기 제2면에 힘을 부여하여 상기 제1면을 상기 기판 측으로 볼록 형상으로 변형시키는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1면과 상기 조성물을 접촉시키기 전에 상기 제1면이 상기 기판 측으로 볼록 형상이 되도록, 상기 변형부가 조정해야 할 상기 오목부의 압력을 제1 압력값으로 설정하고, 상기 제1면을 상기 조성물에 접촉시켜서 압박하고 있는 동안에, 상기 변형부가 조정해야 할 상기 오목부의 압력을 상기 제1 압력값보다도 큰 제2 압력값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1면과 상기 조성물을 접촉시키고 나서 미리 정해진 시간 내에, 상기 제1 압력값으로부터 상기 제2 압력값으로 변경되도록, 상기 변형부가 조정해야 할 상기 오목부의 압력을 설정하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1면과 상기 조성물이 접촉한 타이밍에 상기 제1 압력값으로부터 상기 제2 압력값으로 변경되도록, 상기 변형부가 조정해야 할 상기 오목부의 압력을 설정하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1면을 상기 조성물에 접촉시켜서 압박하는 압박부를 더 가지며,
상기 제어부는, 상기 처리에 있어서, 상기 압박부가 상기 제1면을 상기 조성물에 압박하는 압박력과, 상기 변형부가 상기 제2면에 부여하는 힘이 동기되도록, 상기 압박부 및 상기 변형부를 제어하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제6항에 있어서, 상기 처리는, 상기 압박력을 증가시키는 기간과, 상기 압박력을 감소시키는 기간을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제7항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 압박력을 증가시키는 기간에 있어서, 상기 제1면과 상기 조성물의 접촉 면적이 일정한 속도로 확대되도록, 상기 압박부를 제어하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1면과 상기 조성물의 접촉 면적의 확대에 관한 정보를 취득하는 취득부를 더 가지며,
상기 제어부는, 상기 정보에 기초하여, 상기 접촉 면적이 일정한 속도로 확대되도록, 상기 압박부를 제어하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제9항에 있어서, 상기 취득부는, 상기 처리의 시뮬레이션 결과 또는 상기 처리를 행한 결과로부터, 상기 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제6항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1면과 상기 조성물을 접촉시킨 후의 각 시각에 있어서, 상기 변형부가 상기 제2면에 부여하는 힘이, 상기 압박부가 상기 제1면을 상기 조성물에 압박하는 압박력보다도 작아지도록, 상기 변형부를 제어하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1면은, 패턴을 포함하고,
상기 성형 장치는, 상기 제1면의 상기 패턴을 상기 조성물에 접촉시킴으로써 상기 기판 상에 상기 조성물의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1면은, 평면부를 포함하고,
상기 성형 장치는, 상기 제1면의 상기 평면부를 상기 조성물에 접촉시킴으로써 상기 기판 상의 상기 조성물을 평탄하게 하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제12항에 기재된 성형 장치를 사용하여 패턴을 기판에 형성하는 공정과,
상기 공정에서 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 공정과,
처리된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 물품의 제조 방법.