JP7149872B2 - インプリント方法、インプリント装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント方法、インプリント装置、および物品の製造方法に関する。

基板における複数のショット領域の各々に対し、モールドを用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置が、半導体デバイスなどの量産用リソグラフィ装置の１つとして注目されている。インプリント装置では、モールドと基板上のインプリント材とを互いに接触させた後、光や熱などのエネルギを当該インプリント材に与えて重合反応を起こさせることにより、当該インプリント材を硬化させる。そして、硬化したインプリント材からモールドを剥離することにより、基板上のインプリント材にモールドのパターンを転写することができる。

インプリント装置では、基板上のインプリント材とモールドとを互いに接触させる接触工程において、モールドのパターン凹部にインプリント材が充填されずにモールドとインプリント材との間に気泡が残存することがある。この場合、気泡が残存した部分において、基板上へのパターンの転写不良（欠陥）が生じうる。そのため、接触工程の際に、モールドと基板との間の空間を、モールドのパターンへのインプリント材の充填を促進させるためのガス（以下、充填促進ガスと呼ぶことがある）で満たすことが好ましい。

特許文献１には、インプリント材を吐出した基板をモールドの下に移動させる際の移動経路に充填促進ガスを供給する方法が提案されている。これにより、基板の移動とともに充填促進ガスをモールドの下に移動させ、モールドと基板との間の空間に充填促進ガスを効率よく流入させることができる。

特許第５８２８６２６号公報

インプリント装置では、例えば、インプリント材に照射する光の強度が目標値より低かったり、光の照射時間が目標時間より短かったりすると、インプリント材が十分に硬化する前に当該インプリント材からモールドが剥離されることがある。また、インプリント材からモールドを剥離しやすくするため、インプリント材が十分に硬化する前に意図的に当該インプリント材からモールドを剥離することもある。このような場合であっても、インプリント材では、モールドを剥離した後も重合反応が継続して起こるため、時間の経過によりインプリント材を十分に硬化させることができる。しかしながら、インプリント処理を行う対象のショット領域によっては、他のショット領域に比べて、モールドを剥離した後の工程で基板上の酸素濃度が高くなることがある。インプリント材は、酸素によって重合反応が阻害される性質を有するため、基板上の酸素濃度が高くなると、インプリント材が十分に硬化せず、基板上に形成されたインプリント材のパターンに欠陥が生じ易くなる。

そこで、本発明は、基板上に形成されたインプリント材のパターンの欠陥を低減するために有利な技術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方法は、基板における複数のショット領域の各々に対し、モールドを用いて前記基板上にインプリント材のパターンを形成する処理を行うインプリント方法であって、前記処理は、前記基板上にインプリント材を吐出する吐出工程と、インプリント材が吐出された前記基板を前記モールドの下に移動する移動工程と、前記移動工程における前記基板の移動経路に、前記モールドのパターンへの前記インプリント材の充填を促進させる第１ガスを供給する第１供給工程と、を含み、前記処理を行う対象ショット領域が所定の条件に当てはまる場合、当該対象ショット領域に対しては、空気より酸素濃度が低い第２ガスを前記基板上に供給する第２供給工程を前記第１供給工程の後に追加して行う、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、基板上に形成されたインプリント材のパターンの欠陥を低減するために有利な技術を提供することができる。

インプリント装置の構成を示す概略図 第１実施形態のインプリント方法を示すフローチャート 第１実施形態のインプリント方法における各工程のタイミングチャートを示す図 基板における複数のショット領域の配置例を示す図 第２実施形態のインプリント方法を示すフローチャート 第２実施形態のインプリント方法における各工程のタイミングチャートを示す図 第３実施形態のインプリント方法を示すフローチャート 第３実施形態のインプリント方法における各工程のタイミングチャートを示す図 第４実施形態のインプリント方法を示すフローチャート 第４実施形態のインプリント方法における各工程のタイミングチャートを示す図 第５実施形態のインプリント方法を示すフローチャート 第５実施形態のインプリント方法における各工程のタイミングチャートを示す図 物品の製造方法を示す図

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。以下の実施形態では、基板の面と平行な面方向（基板の面に沿った方向）において互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とし、基板の面に垂直な方向（基板に入射する光の光軸に沿った方向）をＺ方向とする。

＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態のインプリント装置について説明する。インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。例えば、インプリント装置は、基板上にインプリント材を供給し、凹凸のパターンが形成されたモールド（型）を基板上のインプリント材に接触させた状態で当該インプリント材を硬化させる。そして、モールドと基板との間隔を広げて、硬化したインプリント材からモールドを剥離（離型）することで、基板上のインプリント材にモールドのパターンを転写することができる。このような一連の処理は「インプリント処理」と呼ばれ、基板における複数のショット領域の各々について行われる。つまり、１枚の基板における複数のショット領域の各々に対してインプリント処理を行う場合には、該１枚の基板におけるショット領域の数だけインプリント処理が繰り返し行われることとなる。

インプリント材には、硬化用のエネルギ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。硬化用のエネルギとしては、電磁波、熱等が用いられる。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、紫外線などの光である。

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る。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合成化合物と光重合開始材とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合成化合物または溶剤を含有してもよい。非重合成化合物は、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、スピンコータやスリットコータにより基板上に膜状に付与される。あるいは、液体噴射ヘッドにより、液滴状、ある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上に付与されてもよい。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以下である。

［インプリント装置の構成］
次に、本発明に係る第１実施形態のインプリント装置１０について説明する。図１は、第１実施形態のインプリント装置１０の構成を示す概略図である。インプリント装置１０は、例えば、モールド１を保持するモールドステージ２（モールド保持部）と、基板３を保持して移動可能な基板ステージ４（基板保持部）と、硬化部５と、吐出部６（ディスペンサ）と、供給部７と、制御部８とを含みうる。制御部８は、例えばＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータによって構成され、インプリント装置１０の各部を制御してインプリント処理を制御する。

モールド１は、通常、石英など紫外線を透過させることが可能な材料で作製されており、基板側の面において基板側に突出した一部の領域（パターン領域１ａ）には、基板上のインプリント材９に転写されるべき凹凸のパターンが形成されている。また、基板３としては、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、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。基板３としては、具体的に、シリコンウェハ、化合物半導体ウェハ、石英ガラスなどである。また、インプリント材の付与前に、必要に応じて、インプリント材と基板との密着性を向上させるために密着層を設けてもよい。

モールドステージ２は、例えば、真空吸着などによりモールド１を保持するモールドチャックと、モールド１と基板３との間隔を変更させるようにモールド１をＺ方向に駆動するモールド駆動部とを含みうる。本実施形態のモールドステージ２は、Ｚ方向にモールド１を駆動するように構成されているが、例えば、ＸＹ方向およびθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）にモールド１を駆動する機能などを有してもよい。

基板ステージ４は、例えば、真空吸着などにより基板３を保持する基板チャックと、ＸＹ方向に基板３を駆動する基板駆動部とを含みうる。本実施形態の基板駆動部は、例えばリニアモータや平面モータなどによりＸＹ方向に基板３を駆動するように構成されているが、例えば、Ｚ方向およびθ方向に基板３を駆動する機能などを有してもよい。

硬化部５（照射部）は、モールド１と基板上のインプリント材９とが接触している状態で、基板上のインプリント材９にモールド１を介して光（例えば紫外線）を照射することにより当該インプリント材９を硬化させる。また、吐出部６は、基板ステージ４によって下方に配置された基板３に向けてインプリント材を吐出する（基板上にインプリント材を供給（塗布）する）。

［インプリント方法］
次に、本実施形態のインプリント装置１０で行われるインプリント方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態のインプリント方法を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートの各工程は、制御部８によって制御されうる。

Ｓ１０では、制御部８は、基板３における複数のショット領域のうち、インプリント処理を行う対象のショット領域（以下、対象ショット領域と称する）が所定の条件に当てはまるか否かを判断する。対象ショット領域が所定の条件に当てはまらない場合には、対象ショット領域に対し、第１モード（通常モード）のインプリント処理（Ｓ１１～Ｓ１８）を行う。一方、対象ショット領域が所定の条件に当てはまる場合には、対象ショット領域に対し、第２モードのインプリント処理（Ｓ２１～Ｓ３０）を行う。なお、本工程における所定の条件の説明、および第２モードのインプリント処理の説明については後述する。

Ｓ１１では、制御部８は、対象ショット領域が吐出部６の下に配置されるように、基板ステージ４によって基板３を移動させる（移動工程）。Ｓ１２では、制御部８は、対象ショット領域上にインプリント材９を吐出するように吐出部６を制御する（吐出工程）。Ｓ１３では、制御部８は、吐出部６によりインプリント材９が配置された対象ショット領域がモールド１のパターン領域１ａの下方に配置されるように、基板ステージ４によって基板３を移動させる（移動工程）。

Ｓ１４～Ｓ１７は、モールド１と基板上のインプリント材とを接触させて当該インプリント材を硬化させることにより当該インプリント材にパターンを形成する形成工程である。Ｓ１４では、制御部８は、モールド１と基板３との間隔（Ｚ方向）を狭めて目標間隔になるようにモールドステージ２を制御し、モールド１と対象ショット領域上のインプリント材９との接触面積を拡げていく（接触工程）。Ｓ１５では、制御部８は、モールド１と基板３との間隔を目標間隔に維持しながら所定時間経過させ、モールド１のパターン凹部にインプリント材９を充填させる（充填工程）。Ｓ１６では、制御部８は、モールド１と対象ショット領域上のインプリント材９とを接触させた状態で、当該インプリント材９に光（紫外線）を照射するように硬化部５を制御し、対象ショット領域上のインプリント材９を硬化させる（硬化工程）。Ｓ１７では、制御部８は、モールド１と基板３との間隔（Ｚ方向）を広げるようにモールドステージ２を制御し、硬化したインプリント材９からモールド１を剥離する（離型工程）。

Ｓ１９では、制御部８は、基板ステージ４により保持された基板上に、次にインプリント処理を行うべきショット領域（以下、次のショット領域）があるか否かの判定を行う。基板上に次のショット領域がある場合にはＳ１０に進み、基板上に次のショット領域がない場合（基板上の全てのショット領域に対してインプリント処理を終了した場合）にはＳ２０に進む。Ｓ２０では、制御部８は、次にインプリント処理を行うべき基板（以下、次の基板）があるか否かの判定を行う。次の基板がある場合には、基板搬送部（不図示）により基板ステージ４上の基板を交換してからＳ１０に進み、次の基板がない場合には終了する。

［充填促進ガスの供給］
一般に、インプリント装置では、モールド１のパターン凹部にインプリント材９が充填されずにモールド１とインプリント材９との間に気泡が残存すると、気泡が残存した部分において、基板上へのパターンの転写不良（欠損）が生じうる。そのため、インプリント装置では、接触工程（Ｓ１４）の際、モールド１と基板３との間の空間を、モールド１のパターン凹部へのインプリント材９の充填を促進させる第１ガス（以下、充填促進ガスと称する）で満たしておくことが好ましい。充填促進ガスとしては、ヘリウムガスなど分子量が小さくモールドに対して高い透過性を有するガスや、ＰＦＰ（ペンタフルオロプロパン）ガスなどモールドと基板上のインプリント材を接触させた際に液化（即ち凝縮）するガスが用いられうる。

本実施形態のインプリント装置１０には、基板３の対象ショット領域を吐出部６の下からモールド１の下に移動させる際（Ｓ１３）の基板３の移動経路に、充填促進ガスを供給する供給部７が設けられている。供給部７は、例えば、モールドステージ２と吐出部６との間に配置された吹出口７ａ（供給口）から充填促進ガス７ｂを吹き出すことにより、充填促進ガス７ｂを当該移動経路に供給することができる。このように移動経路に供給された充填促進ガスは、その粘性に起因して基板３の移動とともに移動するため、モールド１と基板３との間の狭い空間に充填促進ガスを効率よく流入させることができる。

ところで、このような充填促進ガスは非常に高価であるため、インプリント装置では、基板３を移動させている間、充填促進ガスを移動経路に常時供給し続けるのではなく、接触工程ごとに必要となる必要量だけ移動経路に供給することが好ましい。つまり、インプリント装置では、接触工程ごとに必要となる充填促進ガスの必要量（所定量）を実験やシミュレーションなどにより予め決定し、決定した必要量だけ、所定のタイミングで充填促進ガスを移動経路に供給することが好ましい。

本実施形態では、図２および図３に示すように、予め決定された必要量（所定量）の充填促進ガスを供給部７により基板３の移動経路に供給する第１供給工程（Ｓ１８）が、移動工程（Ｓ１３）および接触工程（Ｓ１４）の期間内に行われる。図３は、図２のフローチャートにおける各工程のタイミングチャートの例を示す図であり、図３に示す符号は図２に示す各工程の符号に対応している。例えば、制御部８は、基板３の移動経路に供給する充填促進ガスの量を、充填促進ガスの供給開始タイミングと供給終了タイミングとによって制御しうる。具体的には、制御部８は、対象ショット領域が吹出口７ａに差し掛かったタイミングで移動経路への充填促進ガスの供給を開始する。そして、対象ショット領域がモールド１のパターン領域１ａの下方に配置されて基板ステージ４（基板３）の移動が終了したタイミングで充填促進ガスの供給を終了する。

［充填促進ガスの追加供給］
インプリント装置１０では、例えば、インプリント材に照射する光の強度が目標値より低かったり、光の照射時間が目標時間より短かったりすると、インプリント材が十分に硬化する前に当該インプリント材からモールド１が剥離されることがある。また、インプリント材からモールド１を剥離しやすくするため、インプリント材が十分に硬化する前に意図的に当該インプリント材からモールド１を剥離することもある。このような場合であっても、インプリント材では、モールドを剥離した後も重合反応が継続して起こるため、時間の経過によりインプリント材を十分に硬化させることができる。しかしながら、インプリント処理を行う対象のショット領域によっては、他のショット領域に比べて、モールド１を剥離した後の工程で基板上の酸素濃度が高くなることがある。インプリント材は、酸素によって重合反応が阻害される性質を有するため、基板上の酸素濃度が高くなると、インプリント材が十分に硬化せず、基板上に形成されたインプリント材のパターンに欠陥が生じ易くなる。

ここで、モールド１を剥離した後の工程における基板上の酸素濃度の違いについて説明する。図４は、基板３における複数のショット領域ＳＨの配置例を示す図であり、複数のショット領域ＳＨに対してインプリント処理を行う順序が破線矢印で示されている。以下では、基板３における複数のショット領域ＳＨのうち、インプリント処理が最後に行われるショット領域ＳＨ_final（最終ショット領域）と、当該ショット領域ＳＨ_finalとは異なるショット領域ＳＨ_１とに着目して説明する。

ショット領域ＳＨ_１のインプリント処理（剥離工程）が終了した後では、次のショット領域ＳＨ_２のインプリント処理（吐出工程）を行うために、モールド１の下から吐出部６の下へ基板３を移動させる。モールド１の下から吐出部６の下への基板３の移動空間は、ショット領域ＳＨ_１のインプリント処理（第１供給工程）の際に供給部７から供給された充填促進ガスが充満しているため酸素濃度が低い。したがって、剥離工程後におけるショット領域ＳＨ_１上のインプリント材では重合反応が阻害されにくく、当該インプリント材を十分に硬化させることができる。

一方、ショット領域ＳＨ_finalのインプリント処理（剥離工程）が終了した後では、吐出部６の下ではなく、インプリント装置１０から搬出するための搬出位置に基板３を移動させる。しかしながら、搬出位置への基板３の移動空間は、例えば空気雰囲気であるため酸素濃度が高い。したがって、剥離工程後におけるショット領域ＳＨ_final上のインプリント材では重合反応が阻害されやすく、当該インプリント材の硬化が不十分になりうる。

そこで、本実施形態のインプリント装置１０は、対象ショット領域が所定の条件に当てはまるか否かを判断する（Ｓ１０）。そして、対象ショット領域が所定の条件に当てはまる場合、当該対象ショット領域に対して第２モードのインプリント処理（Ｓ２１～Ｓ３０）を行う。第２モードのインプリント処理では、第１モードのインプリント処理（Ｓ１１～Ｓ１８）に比べ、空気より酸素濃度が低い第２ガスを基板上に供給する第２供給工程（Ｓ２９）が、第１供給工程（Ｓ２８）の後に追加される。

以下に、第２モードでのインプリント処理（Ｓ２１～Ｓ３０）について、図２および図３を参照しながら説明する。本実施形態では、Ｓ１０における所定の条件として、対象ショット領域が最終ショット領域であるとの条件が用いられる。つまり、Ｓ１０において、制御部８は、対象ショット領域が最終ショット領域であるか否かを判断する。そして、対象ショット領域が最終ショット領域でない場合には第１モードでのインプリント処理（Ｓ１１～Ｓ１８）を行い、対象ショット領域が最終ショット領域である場合には第２モードでのインプリント処理（Ｓ２１～Ｓ３０）を行う。

ここで、最終ショット領域は、基板３における複数のショット領域全体のうちインプリント処理を最後に行うショット領域（図４のショット領域ＳＨ_final）でありうるが、それに限られるものではない。最終ショット領域は、例えば、インプリント処理を連続して行うショット領域列のうちインプリント処理を最後に行うショット領域（図４のショット領域ＳＨ_last－１～ＳＨ_last－５）であってもよい。ショット領域列のうちインプリント処理を最後に行うショット領域では、ショット領域列を変えるためのＹ方向への基板３の移動により、剥離工程後に酸素濃度が高くなりやすいからである。ショット領域列とは、例えば、移動工程における基板３の移動方向（図３ではＸ方向）に沿って配列されたショット領域群のことである。
第２モードのインプリント処理におけるＳ２１～Ｓ２８の工程は、第１モードのインプリント処理におけるＳ１１～Ｓ１８と同様の工程である。第２モードのインプリント処理では、第１モードのインプリント処理と同様に、予め決定された必要量の充填促進ガスを供給部７により基板３の移動経路に供給する第１供給工程（Ｓ２８）が、移動工程（Ｓ２３）および接触工程（Ｓ２４）の期間内に行われる。

Ｓ２９では、制御部８は、第２モードのインプリント処理では、空気より酸素濃度が低い第２ガスの供給を制御する（第２供給工程）。例えば、制御部８は、インプリント材の重合反応の阻害を低減するために最低限必要な量の第２ガスが、離型工程（Ｓ２７）の開始時に基板上に供給されているように、離型工程の前から第２供給工程を開始する。図３に示す例では、第２供給工程（Ｓ２９）は、第１供給工程（Ｓ２８）が終了してから一定の時間が経過した後、充填工程（Ｓ２５）の途中から開始され、硬化工程（Ｓ２６）および離型工程（Ｓ２７）にわたって行われる。ここで、第２供給工程で使用される第２ガスとしては、空気より酸素濃度が低い気体であればインプリント材の重合反応の阻害を低減させる効果が得られるが、第２ガスの酸素濃度は低いほど好ましい。本実施形態では、第２ガスとして、充填促進ガス（第１ガス）が適用されうるが、窒素ガスなどの不活性ガスが適用されてもよい。また、本実施形態では、第２ガスは、充填促進ガス（第１ガス）を供給する供給部７によって供給されるが、それに限られず、第２ガスを供給するための機構を供給部７とは別に設けてもよい。

Ｓ３０では、制御部８は、離型工程（Ｓ２７）が終了してから所定時間を経過させる。本工程における所定時間は、例えば、離型工程の後、第２ガスの雰囲気中でインプリント材の重合反応が継続して行われた場合に、当該インプリント材が目標硬度に硬化するまでの時間に決定（設定）されうる。当該所定時間は、実験やシミュレーションなどによって決定されうる。離型工程が終了してから所定時間が経過した場合にはＳ１９に進む。

［第２ガスの供給制御］
次に、供給部７による第２ガスの供給制御について説明する。例えば、制御部８は、供給部７から吹き出される第２ガスの流速Ｖｆ［ｍ／ｓｅｃ］と、供給部７から吹き出された第２ガスが対象ショット領域に到達するまでの時間Ｔａ［ｓｅｃ］とに基づいて、供給部７による第２ガスの供給を制御することができる。具体的には、供給部７から対象ショット領域までの距離（Ｘ方向）をＤｘ［ｍ］とすると、当該時間Ｔａは、Ｔａ＝Ｄｘ／Ｖｆによって決定される。制御部８は、例えば、離型工程が開始するタイミングより少なくとも到達時間Ｔａだけ前に第２ガスの供給を開始するように供給部７を制御することで、離型工程の開始後に生じうるインプリント材の重合反応の阻害を低減することができる。

また、制御部８は、単位時間あたりに供給部７から吹き出される第２ガスの流量Ｑ［ｍ^３／ｓｅｃ］と、必要量の第２ガスが供給部７から吹き出される時間Ｔｂとに基づいて、第２ガスの供給量を制御することができる。第２ガスの必要量は、例えば、モールド１と基板３との間隔、および、供給部７から対象ショット領域上のインプリント材までの距離によって規定される空間の体積に設定されうる。この場合において、対象ショット領域とモールド１との間隔（Ｚ方向）をＤｇｚ［ｍ］、対象ショット領域のＹ方向の長さをＬｙ［ｍ］、供給部７から対象ショット領域までの距離（Ｘ方向）をＤｘ［ｍ］とすると、第２ガスの必要量はＤｘ×Ｌｙ×Ｄｇｚとなる。つまり、流量Ｑ［ｍ^３／ｓｅｃ］で必要量の第２ガスが供給部７から吹き出される時間Ｔｂは、Ｔｂ＝（Ｄｘ×Ｌｙ×Ｄｇｚ）／Ｑによって決定される。制御部８は、例えば、離型工程が開始するタイミングより少なくとも時間Ｔｂだけ前に第２ガスの供給を開始するように供給部７を制御することで、離型工程の開始後に生じうるインプリント材の重合反応の阻害を低減することができる。

上述したように、本実施形態のインプリント装置１０は、最終ショット領域以外のショット領域に対しては第１モードのインプリント処理を行い、最終ショット領域に対しては第２モードのインプリント処理を行う。また、第２モードのインプリント処理では、第１モードのインプリント処理に比べ、空気より酸素濃度が低い第２ガスを基板上に供給する第２供給工程が第１供給工程の後に追加される。これにより、最終ショット領域のインプリント材において、剥離工程後に生じうる酸素による重合反応の阻害を低減し、当該インプリント材を十分に硬化させることができる。

＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態のインプリント装置について説明する。第１実施形態では、第２モードのインプリント処理において、第１供給工程（Ｓ２８）が終了してから一定の時間が経過した後に第２供給工程（Ｓ２９）を行う例を説明した。本実施形態では、第２モードのインプリント処理において、第１供給工程（Ｓ２８）と第２供給工程（Ｓ２９）とを連続して行う例を、図５および図６を参照しながら説明する。ここで、本実施形態のインプリント装置の構成は、第１実施形態のインプリント装置１０の構成と同様であるため、その説明を省略する。

図５は、本実施形態のインプリント方法を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートの各工程は、制御部８によって制御されうる。また、図６は、図５のフローチャートにおける各工程のタイミングチャートの例を示す図であり、図６に示す符号は図５に示す各工程の符号に対応している。ここで、本実施形態では、第１実施形態（図２、図３）に対し、第２モードのインプリント処理における第２供給工程（Ｓ２９）の開始タイミングが異なっており、その他の工程（Ｓ１～Ｓ２８、Ｓ３０）は同様である。以下では、第１実施形態と異なる第２供給工程（Ｓ２９）の開始タイミングについて説明する。

本実施形態では、図５および図６に示すように、第２ガスを基板上に供給する第２供給工程（Ｓ２９）が、基板３の移動経路に充填促進ガスを供給する第１供給工程（Ｓ２８）に連続して行われる。つまり、第１供給工程（Ｓ２８）と第２供給工程（Ｓ２９）との間にガス供給の停止期間が存在しない。ここで、本実施形態では、第２ガスとして、第１実施形態と同様に充填促進ガス（第１ガス）が適用されうるが、窒素などの不活性ガスが適用されてもよい。

供給部７では、一般にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）が設けられ、そのＭＦＣのバルブを開閉することによって、供給部７からの充填促進ガスの供給が制御される。つまり、本実施形態では、第１供給工程と第２供給工程とにおいて、ＭＦＣのバルブの開閉を行わずに、即ち、供給部７からの充填促進ガスの供給を止めずに、該供給を連続して行う。これにより、供給部７に設けられたＭＦＣのバルブの開閉を減らし、該ＭＦＣが故障する可能性を低減することができる。また、充填促進ガスを間断なく供給することで、モールド１と基板３との間に存在する充填促進ガスを高濃度のまま維持することができる（即ち、酸素濃度の上昇を低減することができる）。そのため、離型工程後における最終ショット領域上のインプリント材の重合反応が円滑かつ迅速に行われ、当該インプリント材を十分に硬化させるのに要する時間を短縮することができる。

＜第３実施形態＞
本発明に係る第３実施形態のインプリント装置について説明する。本実施形態では、第２モードのインプリント処理における第２供給工程（Ｓ２９）の終了タイミングについて、図７および図８を参照しながら説明する。ここで、本実施形態のインプリント装置の構成は、第１実施形態のインプリント装置１０の構成と同様であるため、その説明を省略する。

図７は、本実施形態のインプリント方法を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートの各工程は、制御部８によって制御されうる。また、図８は、図７のフローチャートにおける各工程のタイミングチャートの例を示す図であり、図８に示す符号は図７に示す各工程の符号に対応している。ここで、本実施形態では、第１～第２実施形態に対し、第２モードのインプリント処理における第２供給工程（Ｓ２９）の終了タイミングが異なっており、その他の工程（Ｓ１～Ｓ２８、Ｓ３０）は同様である。以下では、第１～第２実施形態と異なる第２供給工程（Ｓ２９）の終了タイミングについて説明する。

本実施形態では、図７および図８に示すように、第２ガスを基板上に供給する第２供給工程（Ｓ２９）が、充填工程（Ｓ２５）および硬化工程（Ｓ２６）の期間内に行われ、離型工程（Ｓ２７）では行われない。例えば、第２供給工程（Ｓ２９）は、その終了タイミングが離型工程（Ｓ２７）の開始時になるように制御されうる。また、本実施形態では、第２供給工程の開始タイミングに関して、第１実施形態と同様に、第１供給工程（Ｓ２８）が終了してから一定の時間が経過した後に第２供給工程を開始しているが、それに限られるものではない。例えば、第２実施形態と同様に、第１供給工程に連続するように第２供給工程を開始してもよい。

離型工程では、モールド１と基板３との間隔（Ｚ方向）を広げていくため、モールド１と基板３との間の空間が負圧となり、モールド１の周囲の気体が該空間に引き込まれる。本実施形態では、このような離型工程における該空間への気体の引き込みを利用することにより、供給部７から吹き出された第２ガスをモールド１と基板３との間の空間に効率よく且つ迅速に供給し、第２ガスの使用量を削減することができる。

ここで、本実施形態における第２ガスの供給制御について説明する。例えば、制御部８は、単位時間あたりに供給部７から吹き出される第２ガスの流量Ｑ［ｍ^３／ｓｅｃ］と、必要量の第２ガスが供給部７から吹き出される時間Ｔｃとに基づいて、第２ガスの供給量を制御することができる。本実施形態の場合、第２ガスの必要量は、モールド１と基板３と間の空間の体積が離型工程によって増加する量に設定されうる。この場合において、モールド１と基板３との対面面積をＡ［ｍ^２］、モールド１と基板との間隔（Ｚ方向）の変化量をＤｍｚ［ｍ］とすると、第２ガスの必要量は、Ａ×Ｄｍｚとなる。つまり、流量Ｑ［ｍ^３／ｓｅｃ］で必要量の第２ガスが供給部７から吹き出される時間Ｔｃは、Ｔｃ＝（Ａ×Ｄｍｚ）／Ｑによって決定される。制御部８は、例えば、離型工程が開始するタイミングより少なくとも時間Ｔｃだけ前に第２ガスの供給を開始するように供給部７を制御することで、離型工程の開始後に生じうるインプリント材の重合反応の阻害を低減することができる。

＜第４実施形態＞
本発明に係る第４実施形態のインプリント装置について説明する。本実施形態では、第２モードのインプリント処理において、離型工程後に対象ショット領域（最終ショット領域）を供給部の下に移動させてから第２供給工程を行う例を、図９および図１０を参照しながら説明する。ここで、本実施形態のインプリント装置の構成は、第１実施形態のインプリント装置１０の構成と同様であるため、その説明を省略する。

図９は、本実施形態のインプリント方法を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートの各工程は、制御部８によって制御されうる。また、図１０は、図９のフローチャートにおける各工程のタイミングチャートの例を示す図であり、図１０に示す符号は図９に示す各工程の符号に対応している。ここで、本実施形態では、第１～第３実施形態に対し、第２モードのインプリント処理における第２供給工程（Ｓ２９）の実施タイミングが異なっており、その他の工程（Ｓ１～Ｓ２８、Ｓ３０）は同様である。以下では、第１～第３実施形態と異なる第２供給工程（Ｓ２９）の実施タイミングについて説明する。

離型工程（Ｓ２７）が終了したらＳ３１に進み、制御部８は、供給部７から吹き出された第２ガスが直接当たる位置に対象ショット領域（最終ショット領域）を配置する。第２ガスが直接当たる位置とは、本実施形態では供給部７（吹出口７ａ）の下方である。また、制御部８は、Ｓ３１の工程と並行して、第２供給工程（Ｓ２９）を行う。本実施形態の場合、図１０に示すように、Ｓ３１の工程の途中で第２供給工程（Ｓ２９）を開始しているが、それに限られず、離型工程（Ｓ２７）の途中、もしくは離型工程（Ｓ２７）の開始時に第２供給工程を開始してもよい。このように、第２ガスが直接当たる位置に対象ショット領域を配置してから第２供給工程を行うことで、供給部７から吹き出された第２ガスを効率よく対象ショット領域上に供給し、第２ガスの使用量を削減することができる。

ここで、本実施形態における第２ガスの供給制御について説明する。例えば、制御部８は、供給部７から吹き出される第２ガスの流速Ｖｆ［ｍ／ｓｅｃ］と、供給部から吹き出された第２ガスが移動後の対象ショット領域に到達するまでの時間Ｔｄ［ｓｅｃ］とに基づいて、供給部７による第２ガスの供給を制御することができる。具体的には、供給部７から移動後の対象ショット領域までの距離（Ｚ方向）をＤｚ［ｍ］とすると、当該時間Ｔｄは、Ｔｄ＝Ｄｚ／Ｖｆによって決定される。制御部８は、例えば、少なくとも時間Ｔｄだけ第２ガスの供給を行うように供給部７を制御することで、離型工程後に生じうるインプリント材の重合反応の阻害を低減することができる。

＜第５実施形態＞
本発明に係る第５実施形態のインプリント装置について説明する。第１モードのインプリント処理において、離型工程後にインプリント装置が予期せず停止した場合、離型工程が終了してからの時間が経過するにつれて、対象ショット領域上の充填促進ガスの濃度が低下し、酸素濃度が増加しうる。この場合、離型工程後におけるインプリント材の重合反応が阻害されやすくなり、当該インプリント材を十分に硬化させることが困難になりうる。そこで、本実施形態では、第１モードのインプリント処理において、離型工程が終了してからの経過時間が閾値以上である場合、空気より酸素濃度が低い第３ガスを基板上に供給する第３供給工程を行う。ここで、本実施形態のインプリント装置の構成は、第１実施形態のインプリント装置１０の構成と同様であるため、その説明を省略する。

図１１は、本実施形態のインプリント方法を示すフローチャートである。図１１に示すフローチャートの各工程は、制御部８によって制御されうる。また、図１２は、図１１のフローチャートにおける各工程のタイミングチャートの例を示す図であり、図１２に示す符号は図１１に示す各工程の符号に対応している。ここで、本実施形態では、第１～第４実施形態に対し、Ｓ３２～Ｓ３４の工程が新たに追加されている点で異なっており、その他の工程は同様である。図１１に示すフローチャートでは、第２モードのインプリント処理として、第１実施形態を採用しているが、それに限られず、第２～第４実施形態のいずれかを採用してもよい。以下では、第１～第４実施形態と異なるＳ３２～Ｓ３４の工程について説明する。

Ｓ３２では、制御部８は、インプリント装置が停止したか否かを判断する。インプリント装置が停止していない場合にはＳ１９に進み、インプリント装置が停止している場合にはＳ３３に進む。Ｓ３３では、制御部８は、離型工程（Ｓ１７）が終了してからの経過時間が閾値以上か否かを判断する。閾値は、例えば、２秒～２０秒の間で設定されうる。離型工程が終了してからの経過時間が閾値以上である場合にはＳ３４に進み、当該経過時間が閾値未満である場合にはＳ３２に進む。

Ｓ３４では、制御部８は、空気より酸素濃度が低い第３ガスを基板上に供給する第３供給工程を行う。本実施形態の場合、第３供給工程は、第２供給工程と同様の工程でありうる。即ち、第２ガスと同様に、第３ガスとしては、充填促進ガス（第１ガス）が適用されうるが、窒素ガスなどの不活性ガスが適用されてもよい。また、第３ガスは、充填促進ガス（第１ガス）を供給する供給部７によって供給されるが、それに限られず、第２ガスを供給する機構によって供給されてもよいし、第３ガスを供給するための機構を供給部７とは別に設けてもよい。

このように、本実施形態では、対象ショット領域の離型工程が終了してからの経過時間が閾値以上となった場合に、当該対象ショット領域に対して第３供給工程を行う。これにより、インプリント装置が予期せずに停止したときであっても、対象ショット領域の離型工程後におけるインプリント材の重合反応の阻害を低減し、当該インプリント材を十分に硬化させることができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態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。本実施形態の物品の製造方法は、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、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。

インプリント装置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、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１３（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ェハ等の基板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１３（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１３（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を通して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１３（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１３（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１３（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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：モールド、２：モールドステージ、３：基板、４：基板ステージ、５：硬化部、６：吐出部、７：供給部、８：制御部、９：インプリント材、１０：インプリント装置

Claims (12)

1. 基板における複数のショット領域の各々に対し、モールドを用いて前記基板上にインプリント材のパターンを形成する処理を行うインプリント方法であって、
   前記処理は、
   前記基板上にインプリント材を吐出する吐出工程と、
   インプリント材が吐出された前記基板を前記モールドの下に移動する移動工程と、
   前記移動工程における前記基板の移動経路に、前記モールドのパターンへの前記インプリント材の充填を促進させる第１ガスを供給する第１供給工程と、
   を含み、
   前記処理を行う対象ショット領域が所定の条件に当てはまる場合、当該対象ショット領域に対しては、空気より酸素濃度が低い第２ガスを前記基板上に供給する第２供給工程を前記第１供給工程の後に追加して行う、ことを特徴とするインプリント方法。
2. 前記所定の条件は、前記対象ショット領域が前記複数のショット領域の中で最後に前記処理を行うショット領域であるとの条件を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
3. 前記複数のショット領域は、前記処理が連続して行われるショット領域列を含み、
   前記所定の条件は、前記対象ショット領域が前記ショット領域列の中で最後に前記処理を行うショット領域であるとの条件を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリント方法。
4. 前記処理は、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させて当該インプリント材を硬化させることにより当該インプリント材にパターンを形成する形成工程を含み、
   前記第２供給工程は、前記形成工程の期間内に行われる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント方法。
5. 前記形成工程は、硬化したインプリント材から前記モールドを剥離する剥離工程を含み、
   前記第２供給工程は、前記剥離工程の開始時に終了する、ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント方法。
6. 前記第２供給工程は、前記第１供給工程に連続して行われる、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインプリント方法。
7. 前記処理は、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させて当該インプリント材を硬化させることにより当該インプリント材にパターンを形成する形成工程を含み、
   前記第２供給工程は、前記形成工程の後に行われる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント方法。
8. 前記第２供給工程は、吹出口から吹き出された前記第２ガスが前記対象ショット領域に直接当たる位置に前記対象ショット領域を配置した状態で行われる、ことを特徴とする請求項７に記載のインプリント方法。
9. 前記第２ガスは、前記第１ガスを含む、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインプリント方法。
10. 前記処理は、硬化した前記インプリント材から前記モールドを剥離する剥離工程を含み、
    前記対象ショット領域に対する前記剥離工程が終了した後の経過時間が閾値以上である場合、当該対象ショット領域に対し、空気より酸素濃度が低い第３ガスを前記基板上に供給する第３供給工程を行う、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインプリント方法。
11. 基板における複数のショット領域の各々に対し、モールドを用いて前記基板上にインプリント材のパターンを形成する処理を行うインプリント装置であって、
    前記基板上にインプリント材を吐出する吐出部と、
    前記吐出部によりインプリント材が吐出された前記基板を前記モールドの下に移動する際の前記基板の移動経路に、前記モールドのパターンへの前記インプリント材の充填を促進させる第１ガスを供給する第１供給部と、
    前記複数のショット領域の各々について前記処理を制御する制御部と、
    を含み、
    前記処理は、前記第１供給部により前記第１ガスを前記移動経路に供給する第１供給工程を含み、
    前記制御部は、前記処理を行う対象ショット領域が所定の条件に当てはまる場合、当該対象ショット領域の前記処理では、空気より酸素濃度が低い第２ガスを前記基板上に供給する第２供給工程を前記第１供給工程の後に追加して行う、ことを特徴とするインプリント装置。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のインプリント方法を用いて基板上にパターンを形成する第１工程と、
    前記第１工程でパターンが形成された前記基板を加工する第２工程と、を含み、
    前記第２工程で加工さ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の製造方法。

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