JP7286400B2 - 成形装置、決定方法、および物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形装置、決定方法、および物品製造方法に関する。

基板の上に配置された硬化性組成物を成形処理によって成形する成形装置がある。成形処理は、基板の上の組成物と型とを接触させる接触工程と、組成物と型とが接触した状態で組成物を硬化させる硬化工程と、硬化後の組成物と型とを分離する分離工程とを含みうる。

成形装置の典型例として、半導体デバイス等の物品の製造用途のインプリント装置が注目されている。例えば、光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板上のインプリント領域であるショット領域に光硬化性の組成物であるインプリント材を供給する。次に、型のパターン部とショット領域の位置合わせを行いながら、型と基板に供給されたインプリント材とを接触させ、インプリント材を型に充填させる。そして、光を照射することによりインプリント材を硬化させ、その後、型とインプリント材とを引き離す（離型）。こうして、基板のショット領域上にインプリント材のパターンが形成される。

インプリント装置は、ショット領域に供給されたインプリント材と型とを接触させる際にインプリント材と型に圧力を加えるため、インプリント材が拡がるように移動し、ショット領域や基板の外側にインプリント材がはみ出るおそれがある。特許文献１には、ショット領域外周のインプリント材の配置について記載されている。ディスペンス方式によってインプリント材を供給するインプリント装置において、インプリント材を供給する時の基板ステージの移動速度を変えることで、インプリント材の液滴の配置間隔を制御する技術が開示されている。インプリント材の液滴の配置間隔を制御することでショット領域外にはみ出すインプリント材の量を制御することができる。

特開２０１８－９８５０７号公報

インプリント装置では、型と基板上のインプリント材とを接触させる際に、型を基板に向かって凸形状に変形させた状態で接触を開始する。これにより型は、ショット領域の中心からインプリント材との接触が開始され、ショット領域の外周に向かってパターン部とインプリント材との接触が進行する（接触領域が拡大する）ので、空気のトラップを低減させることができる。型と基板上のインプリント材との接触面の形状は円形であるのに対し、ショット領域の形状は通常矩形であるため、インプリント材が各ショット領域のエッジ（矩形のパターン部の各辺）に到達する時間が異なる。特に、ショット領域の四隅は最後にインプリント材が到達する（型とインプリント材が接触する）ことになる。インプリント材がショット領域のエッジに最初に到達した箇所では、インプリント材がショット領域外にはみ出しやすくなる。一方、インプリント材がショット領域のエッジに最後に到達する箇所では、インプリント材が到達しきれず、未充填となることがある。

本発明は、例えば、組成物のはみ出しの抑制および組成物の充填性の向上の両立に有利な成形装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、基板の上の組成物と型とを接触させた状態で前記組成物を硬化させることによって前記組成物を成形する成形装置であって、前記基板のショット領域の上に組成物の液滴を離散的に供給する供給部と、各液滴の滴下量および滴下位置の少なくとも一方を示す供給パターンに従って前記供給部を制御する制御部とを有し、前記ショット領域は矩形の外周形状を有し、前記制御部は、前記供給部により前記ショット領域の上に供給された隣り合う液滴の間の最小距離が前記矩形の外周形状の各辺の中央部から前記各辺の両方の隅部に向かうにつれて小さくなるように、前記供給パターンを決定することを特徴とする成形装置が提供される。

本発明によれば、例えば、組成物のはみ出しの抑制および組成物の充填性の向上の両立に有利な成形装置を提供することができる。

実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 型のパターン部と基板上のインプリント材との接触の進行の様子を示す図。 従来技術におけるインプリント材のはみ出しと未充填の発生を説明する図。 実施形態におけるインプリント材の供給パターンの例を示す図。 実施形態における供給パターンを決定する決定方法を示すフローチャート。 実施形態におけるインプリント材の供給パターンの例を示す図。 実施形態におけるインプリント材の供給パターンの例を示す図。 従来技術により型を傾けた場合の型のパターン部と基板上のインプリント材との接触の進行の様子を示す図。 実施形態におけるインプリント材の供給パターンの例を示す図。 従来技術による基板の周辺ショット領域での型のパターン部とインプリント材との接触の進行の様子を示す図。 実施形態における周辺ショット領域に対するインプリント材の供給パターンの例を示す図。 実施形態における物品製造方法を説明する図。

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。

＜第１実施形態＞
本発明は、基板の上に硬化性組成物（以下、単に「組成物」ともいう。）を成形する成形処理を行う成形装置に関するものである。成形処理は、基板の上に組成物の液滴を離散的に供給する供給工程と、基板の上に供給された組成物と部材としての型（原版、テンプレート）とを接触させる接触工程とを含みうる。成形処理は更に、組成物と型とが接触した状態で組成物を硬化させる硬化工程と、硬化後の組成物と型とを分離する分離工程とを含みうる。

本実施形態では、成形装置の具体例であるインプリント装置について述べる。図１は、実施形態におけるインプリント装置１の構成を示す図である。なお、本明細書および添付図面では、基板１０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。

まず、実施形態に係るインプリント装置の概要について説明する。インプリント装置１は、基板１０上に供給された硬化性組成物であるインプリント材９と型７とを接触させ、インプリント材９に硬化用のエネルギーを与えることにより、基板上に型７の凹凸パターンが転写された硬化物を形成する。

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、液体噴射ヘッドにより、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１０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。また、基板は、インプリント処理によりマスターマスクからレプリカマスクを製造するためのガラス基板であってもよい。

図１のインプリント装置１は、光の照射によりインプリント材を硬化させる光硬化法を採用したものである。型保持部３は、真空吸着力や静電気力によって型７を引き付けて保持する型チャック１１と、型チャック１１（すなわち型７）を移動させる型移動機構１２とを含む。型チャック１１及び型移動機構１２は、照射部２からの光が基板１０の上のインプリント材９に照射されるように、中心部（内側）に開口を有する。型移動機構１２は、基板１０の上のインプリント材と型７との接触（押印）、および、基板１０の上のインプリント材９と型７との分離（離型）を選択的に行うように、型７をＺ方向に移動させる。型移動機構１２に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。型移動機構１２は、型７を高精度に位置決めするために、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。また、型移動機構１２は、Ｚ方向だけではなく、Ｘ方向やＹ方向に型７を移動可能に構成されていてもよい。更に、型移動機構１２は、型７のθＺ方向の位置や型７のＸＹ平面に対する傾きを調整するためのチルト機構を有していてもよい。

型７は、矩形の外周形状を有し、基板に対向する面（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１０に転写すべき凹凸パターン）を備えたパターン部７ａを有する。型７は、光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、型７は、光８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うる。

照射部２は、インプリント材を硬化させるためのエネルギーとしての光を照射する硬化部として機能する。照射部２は、インプリント処理（成形処理）において、型７を介して、基板１０の上のインプリント材に光８（例えば、紫外線）を照射する。照射部２は、光源と、光源からの光をインプリント処理に適切な光８の状態（光の強度分布、照明領域など）に調整するための光学素子（レンズ、ミラー、遮光板など）とを含む。本実施形態では光硬化法を採用しているため、インプリント装置１は硬化部として照射部２を有している。但し、熱硬化法を採用する場合には、インプリント装置１は、照射部２に代えて、インプリント材（熱硬化性組成物）を硬化させるための熱源を有することになる。

基板チャック１４は、真空吸着力や静電気力によって基板１０を引き付けて保持する。補助部材１５は、基板チャック１４に保持された基板１０を取り囲むようにして、基板チャック１４の周囲に配置されている。また、補助部材１５は、その上面と基板チャック１４に保持された基板１０の上面とがほぼ同じ高さになるように配置される。基板チャック１４はステージ駆動機構１６上に搭載される。ここで、基板チャック１４、ステージ駆動機構１６を合わせて基板ステージ４（移動部）とする。基板ステージ４は、ＸＹ平面内で移動可能である。型７のパターン部７ａと基板１０の上のインプリント材とを接触させる際には基板ステージ４の位置が調整され、これにより、型７の位置と基板１０の位置とが互いに整合される。基板ステージ４に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。また、基板ステージ４は、Ｘ方向やＹ方向だけではなく、Ｚ方向に基板１０を移動可能に構成されていてもよい。なお、押印及び離型は、型７をＺ方向に移動させることで実現される。ただし、基板１０をＺ方向に移動させることで押印及び離型が実現されてもよい。あるいは、型７と基板１０の双方を相対的にＺ方向に移動させることで押印及び離型が実現されてもよい。また、基板ステージ４は、基板１０のθＺ方向の位置や基板１０のＸＹ平面に対する傾きを調整するためのチルト機構を有していてもよい。

また、基板ステージ４は、その側面に、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚの各方向に対応した複数の参照ミラー１７を備える。これに対して、インプリント装置１は、これらの参照ミラー１７にそれぞれヘリウムネオンなどのビームを照射することで基板ステージ４の位置を測定する複数のレーザー干渉計１８を備える。なお、図１には、図のわかりやすさの観点から、参照ミラー１７とレーザー干渉計１８が一組だけ示されている。レーザー干渉計１８は、基板ステージ４の位置を実時間で計測し、後述する制御部６は、このときの計測値に基づいて基板１０（基板ステージ４）の位置決め制御を実行する。また、基板ステージ４の位置を計測するためにエンコーダを用いてもよい。

補助部材１５は、参照ミラー１７とレーザー干渉計１８との光路に後述の高可溶性および高拡散性の少なくともいずれかの性質を有する気体が侵入しないようにさせる機能を有する。また、補助部材１５があることにより、とりわけ基板１０の外周付近のショット領域をインプリントする際に、後述の気体の濃度を高く保つことができるという効果もある。ここで、補助部材１５の上の空間と基板１０の上の空間とで気体の濃度に１％以上の差が生じない限度で、補助部材１５の上面の高さと基板チャック１４に保持された基板１０の上面の高さに差が生じていてもよい。例えば、補助部材１５の上面と基板チャック１４に保持された基板１０の上面との高さの差は１ｍｍ以下であればよい。より好ましくは、補助部材１５の上面と基板チャック１４に保持された基板１０の上面との高さの差は０．１ｍｍ以下であればよい。

供給部５は、型保持部３の近傍に設置され、基板１０上の少なくとも１つのショット領域（成形領域）にインプリント材９を供給する。供給部５は、インクジェット方式を採用し、基板の上にインプリント材の液滴を離散的に供給する。供給部５は、未硬化状態のインプリント材９を収容する容器１９と、吐出部２０（ディスペンサ）とを含む。容器１９は、その内部をインプリント材９の硬化反応を起こさないような、例えば若干の酸素を含む雰囲気としつつ、インプリント材９を管理可能とするものが望ましい。また、容器１９の材質は、インプリント材９にパーティクルや化学的な不純物を混入させないようなものとすることが望ましい。吐出部２０は、例えば複数の吐出口を含むピエゾタイプの吐出機構（インクジェットヘッド）を有する。インプリント材９の液滴の滴下量（吐出量）は、０．１～１０ｐＬ／滴の範囲で調整可能であり、通常、約１ｐＬ／滴で使用する場合が多い。なお、インプリント材９の供給量は、パターン部７ａの密度、および所望の残膜厚に基づいて決定される。供給部５は、後述する制御部６からの動作指令に基づいて、各液滴の滴下量および滴下位置を示す供給パターンに従ってインプリント材９を液滴としてショット領域上に分散配置する。

アライメント計測部２１は、基板１０上に形成されているアライメントマークを計測する。また、インプリント装置１は、基板ステージ４を載置し基準平面を形成する定盤２２と、型保持部３を固定するブリッジ定盤２３と、定盤２２から延設され、床面からの振動を除去する除振器２４を介してブリッジ定盤２３を支持する支柱２５とを備える。さらに、インプリント装置１は、共に不図示であるが、型７を装置外部と型保持部３との間で搬入出させる型搬送部や、基板１０を装置外部と基板ステージ４との間で搬入出させる基板搬送部などを含み得る。

制御部６は、ＣＰＵやメモリなどを含む、少なくとも１つのコンピュータで構成される。また、制御部６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、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の各構成要素の動作及び調整などを制御する。また、制御部６のメモリには、上記した供給パターンのデータが格納されており、制御部６はこの供給パターンに従って供給部５を制御する。なお、制御部６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）構成されてもよいし、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）構成されてもよい。

次に、インプリント装置１によるインプリント方法（インプリント処理）について説明する。まず、制御部６は、基板搬送部により基板ステージ４に基板１０を載置および固定させる。次に、制御部６は、ステージ駆動機構１６を駆動させて基板１０の位置を適宜変更させつつ、アライメント計測部２１により基板１０上のアライメントマークを順次計測させ、基板１０の位置を高精度に検出する。そして、制御部６は、その検出結果から各転写座標を演算し、この演算結果に基づいて所定のショット領域ごとに逐次パターンを成形させる（ステップ・アンド・リピート）。ある１つのショット領域に対するパターン成形の流れとして、制御部６は、まず、ステージ駆動機構１６により、吐出部２０の吐出口の下に基板１０上のインプリント材供給位置（ショット領域上の特定の位置）を位置決めさせる。その後、供給部５は、基板１０上のショット領域にインプリント材９を供給する（供給工程）。例えば、吐出部２０は副走査方向（例えば、Ｙ方向）一定間隔に並んだ複数の吐出口を有し、インプリント材の液滴をショット領域上に線状に離散的に供給する。インプリント装置１は、インプリント材を供給しながら基板ステージ４（すなわち、基板１０）を走査方向（例えば、Ｘ方向）に移動させることによって、ショット領域上に矩形形状等の任意形状の領域にインプリント材を供給することができる。

次に、制御部６は、ステージ駆動機構１６により、パターン部７ａ直下のインプリント位置にショット領域が位置するように基板１０を移動させ、位置決めさせる。次に、制御部６は、パターン部７ａとショット領域上の基板側パターンとの位置合わせや倍率補正機構によるパターン部７ａの倍率補正などを実施する。その後、型移動機構１２を駆動させてショット領域上のインプリント材９とパターン部７ａとを接触させる（接触工程）。パターン部７ａを基板１０に向かって凸形状に変形させてからインプリント材９とパターン部７ａとの接触が開始される。この接触工程により、インプリント材９は、パターン部７ａの凹凸パターンに充填される。なお、制御部６は、接触（押印）完了の判断を型保持部３の内部に設置された不図示の荷重センサにより行う。この状態で、照射部２は、型７の背面（上面）から光８を所定時間照射し、型７を透過した光８によりインプリント材９を硬化させる（硬化工程）。インプリント材９が硬化した後、制御部６は、型移動機構１２を再駆動させ、パターン部７ａとインプリント材９とを分離する（分離工程）。これにより、基板１０上のショット領域の表面には、パターン部７ａの凹凸パターンに倣った３次元形状のインプリント材パターン（層）が形成される。このような一連のインプリント動作を基板ステージ４の駆動によりショット領域を変更しつつ複数回実施することで、インプリント装置１は、１枚の基板１０上の複数のショット領域のそれぞれにインプリント材のパターンを形成することができる。

接触工程においてパターン部７ａにインプリント材９を充填させる際に、型７と基板１０との間に存在する空気がパターン部７ａに入り込み、形成されたパターンに不良の発生しうる。そこで、型７と基板１０との間の空間に、インプリント材９に対して高可溶性および高拡散性の少なくともいずれかの性質を有する気体を供給させるとよい。

実施形態における供給工程および接触工程に関してさらに詳しく説明する。図２は、接触工程におけるパターン部７ａとインプリント材９との接触の進行の様子を示す図である。接触工程において、パターン部７ａが基板１０に向かって凸形状に変形された状態でパターン部７ａとインプリント材９との接触が開始される。図２に示すように、最初の接触面（接触領域）の形状は円形状で、接触工程が進むにつれて接触領域は外側に向かって拡がる。ショット領域の形状は通常矩形であるため、パターン部７ａとショット領域の各エッジ（辺）に到達する時間が異なる。図２の場合、ショット領域の上下のエッジよりも左右のエッジの方が早くパターン部７ａと接触する。また、ショット領域の一辺においても、辺の中央部から先に接触して、隅部（矩形領域の四隅に相当する領域）に行くほど後で接触する。したがって、ショット領域の四隅には最後に接触することになる。

図３は、図２と同様の、接触工程におけるパターン部７ａとインプリント材９との接触の進行の様子を示す図であるが、ここでは、ショット領域にインプリント材９の液滴が全て同じ体積で一定間隔で配置された場合を示している。インプリント材９の各エッジへの到達時間の違いにより、最初に到達した箇所は、インプリント材９がショット領域外にはみ出やすくなり、最後に到達する箇所（隅部）は、インプリント材９が到達しきれず、未充填となりやすい。

そこで、制御部６は、供給部５により基板１０のショット領域上に供給された隣り合う液滴の間の最小距離がインプリント材を供給する領域の最外周の辺の中央部よりも隅部の方で小さくなるように、供給パターンを決定する。図４に、実施形態における、インプリント材の供給パターン（配置レイアウト）の例を示す。供給パターンは各液滴の滴下量および滴下位置を示すものであり、図４では、液滴のサイズが、液滴の滴下量（吐出量）を表している。１つの液滴あたりの滴下量を増やすことにより、隣り合う液滴の間の最小距離を小さくすることができる。図４に示すように、インプリント材を供給する領域の最外周の辺の中央部は、最初にインプリント材がショット領域のエッジに接触する箇所なので、一滴あたりの滴下量を少なくする。その一方で、インプリント材を供給する領域の最外周の辺の隅部に向かうにつれ、一滴あたりの滴下量を多くしていく。最初に接触する箇所は、インプリント材９が十分拡がる時間があるため、滴下量を少なくしてよい。最後に接触する隅部の箇所は、インプリント材９が拡がる時間が短いため、未充填になることを防ぐため滴下量を多くする。

以下、供給パターンを決定する決定方法を説明する。実施形態では、初期供給パターンに従いショット領域に供給された組成物と型との接触が開始されてから組成物が押し広げられてショット領域のエッジに到達するまでの時間に基づいて、初期供給パターンが調整される。これにより供給パターンが決定される。

図５に、供給パターンを決定する決定方法のフローチャートを示す。制御部６は、インプリントに使用するインプリント条件を決定する（Ｓ１０１）。インプリント条件は、型９とインプリント材９とを接触させる時の型移動機構１２による型７の移動の速度および力、パターン部７ａを凸形状に変形させるための変形量等を含みうる。制御部６は、初期供給パターンに従いショット領域に供給工程を実行した後に接触工程を実行する場合に、上記決定されたインプリント条件に基づいてインプリント材９のショット領域の各エッジへ到達する時間を算出（予測）する（Ｓ１０２）。ここで初期供給パターンは、例えば、図３に示したような、同じ大きさの液滴が一様に分布するパターンでありうる。制御部６は、予測された到達時間に基づいて、接触工程においてインプリント材がショット領域のエッジに最初に到達する時間と最後に到達する時間との差が小さくなるように初期供給パターンを調整することにより供給パターンを決定する（Ｓ１０３）。

制御部６は、決定された供給パターンを用いてショット領域にインプリント処理を実施する（Ｓ１０４）。インプリント処理の完了後、ショット領域のエッジを検査し、インプリント材のはみ出しおよび未充填の様子を確認することができる（Ｓ１０５）。この検査は、インプリント装置１に搭載されているアライメント計測部２１を用いて実施してもよいし、インプリント装置１の内部または外部に専用に設けられた別の計測器を用いて実施してもよい。ショット領域の各エッジに対して、インプリント材のはみ出しおよび未充填が共に生じていなければ、供給パターンの最適化は完了となる（Ｓ１０６）。もし、インプリント材のはみ出しまたは未充填が発生していた場合には、Ｓ１０３に戻り、供給パターンを再調整することもできる。
このように、インプリント材９のショット領域の各エッジへの到達時間に応じてインプリント材９の一滴の滴下量を変えることにより、ショット領域のエッジからのインプリント材のはみ出しおよび未充填を低減することができる。

＜第２実施形態＞
上記した第１実施形態では、１つの液滴あたりの滴下量を増やすことにより、隣り合う液滴の間の最小距離を小さくした（図４）。これに対し以下の第２実施形態では、液滴の中心からその隣の液滴の中心までの距離である中心間距離（ピッチ）を小さくすることにより、隣り合う液滴の間の最小距離を小さくする。中心間距離を小さくすることにより、液滴の配置密度が高くなり、中心間距離を大きくすることにより、液滴の配置密度は低くなる。

図６に、第２実施形態における、インプリント材の供給パターン（配置レイアウト）の例を示す。図６に示すように、インプリント材を供給する領域の最外周の辺の中央部は、最初にインプリント材がショット領域のエッジに接触する箇所なので、隣り合う液滴の中心間距離を大きくする。その一方で、インプリント材を供給する領域の最外周の辺の隅部に向かうにつれ、隣り合う液滴の中心間距離を小さくしていく。最初に接触する箇所は、インプリント材９が十分拡がる時間があるため、液滴の配置密度を低く、すなわち、中心間距離を大きくしてよい。最後に接触する隅部の箇所は、インプリント材９が拡がる時間が短いため、未充填になることを防ぐため液滴の配置密度を高く、すなわち、中心間距離を小さくする。

変化例として、１つの液滴あたりの滴下量および隣り合う液滴の中心間距離の両方を変更することにより、隣り合う液滴の間の最小距離を調整するようにしてもよい。図７に、変形例における、インプリント材の供給パターン（配置レイアウト）の例を示す。図７に示すように、インプリント材を供給する領域の最外周の辺の中央部は、最初にインプリント材がショット領域のエッジに接触する箇所なので、一滴あたりの滴下量を少なくするとともに、隣り合う液滴の中心間距離を大きくする。その一方で、インプリント材を供給する領域の最外周の辺の隅部に向かうにつれ、一滴あたりの滴下量を多くしていくとともに、隣り合う液滴の中心間距離を小さくしていく。

インプリント材９の滴下量の変更範囲や、複数の吐出口の間隔等によって中心間距離を短くすることが制限される場合には、インプリント材９の滴下量と中心間距離をともに変更することが有効である。

＜第３実施形態＞
上述の第１及び第２実施形態では、ショット領域の左エッジと右エッジにはインプリント材が同時に到達し、ショット領域の上エッジと下エッジにもインプリント材が同時に到達することが想定されていた。しかし、アライメント性能等の向上を狙って、図８のように、積極的に型７を傾けてインプリント処理する場合がある。その場合、インプリント材９がショット領域のエッジに到達する時間が、上下左右それぞれで異なるため、各エッジでのインプリント材のはみ出しおよび未充填の量が異なる。そのため、図９に示すように、インプリント材を供給する領域の最外周の各辺で、一滴あたりの滴下量を最適化する。図９の例では、上辺と下辺では一滴あたりの滴下量の変化のさせかたは同じであり、左辺と右辺では、一滴あたりの滴下量の変化のさせかたは異なっている。第２実施形態のように、隣り合う液滴の中心間距離を変化させる、あるいは、一滴あたりの滴下量および隣り合う液滴の中心間距離の双方を変化させるようにしてもよい。供給パターンの決定方法は、第１実施形態で説明した方法を用いることができる。

もう一つの変形例として、基板１０の周辺ショット領域に対してインプリント処理を実行する場合を考える。「周辺ショット領域」とは、一部が基板の外周からはみ出していて、基板の外周部において型のパターン部の一部のみが転写されるショット領域をいい、「欠けショット領域」とも呼ばれる。周辺ショット領域の場合、図１０に示すように、片側（図１０では左辺）はショット領域のエッジであるが、もう片側は基板エッジになる。基板１０からインプリント材がはみ出すと、周辺の部材等を汚染する可能性があるため、基板エッジからのインプリント材のはみ出しも低減する必要がある。基板１０の外形は円形であるため、基板エッジの形状（曲線）に応じて、インプリント材９の周辺ショット領域の各エッジ、基板エッジへの到達時間も異なる。そのため、インプリント材９の基板エッジに対する到達時間に応じて、インプリント材９の塗布量を決定する必要がある。図１１は、周辺ショット領域に対するインプリント材の供給パターンの例を示す図であり、基板エッジに応じてインプリント材９の液滴の滴下量を変える例を示している。供給パターンの決定方法は、第１実施形態で説明した方法を用いることができる。

本実施形態によれば、型７を傾けてインプリント処理する場合や、基板１０の周辺ショット領域をインプリント処理する場合にも、ショット領域のエッジまたは基板１０からのインプリント材のはみ出しおよび未充填を低減することができる。

上述した各実施形態では、光硬化法によるインプリント方法およびインプリント装置について述べた。光を照射して硬化させるステップを、熱を加えて硬化させる熱硬化法によるステップに変更しても、本発明の作用、効果は、まったく同様となる。すなわち、熱硬化法を採用したインプリント装置にも本発明は適用されうる。

＜第４実施形態＞
上述の第１～第３実施形態においては、成形装置の一態様として、インプリント材と前記型とを接触させることによって前記型のパターンを前記インプリント材に転写するインプリント装置について説明した。しかし、本発明は、成形装置の別態様として、基板の上の組成物と平坦面を有する部材（型）を接触させることによって基板の上に組成物による平坦化膜を形成する平坦化装置にも適用することができる。

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おり、特に近年のメモリ素子の多層構造化に伴いプロセス基板は１００ｎｍ前後の段差を持つものも出てきている。基板全体の緩やかなうねりに起因する段差は、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補正可能である。しかし、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、露光装置のＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）から外れるおそれがある。従来、基板の下地パターンを平滑化する手法として、ＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）のような平坦化層を形成する手法が用いられている。しかし、従来技術では十分な平坦化性能が得られない問題があり、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。

この問題を解決するために、上記したようなインプリント技術を用いて基板の平坦化を行う平坦化装置が検討されている。平坦化装置は、基板に予め供給された未硬化状態の組成物（平坦化材）に、部材の平坦面、あるいは、パターンが形成されていない部材（平面テンプレート）を接触させて基板面内の局所的な平面化を行う。その後、組成物と平面テンプレートとが接触した状態で組成物を硬化させ、硬化した組成物から平面テンプレートを分離させる。これにより基板上に平坦化層が形成される。インプリント技術を用いた平坦化装置は、基板の段差に応じた量の組成物を滴下するため、既存の方法よりも平坦化の精度が向上することが期待される。

平坦化装置の場合、基板全面に対して平坦化膜が一括して形成される。このとき、上記実施形態を適用して、基板からの組成物のはみ出しおよび未充填を低減することができる。

＜物品製造方法の実施形態＞
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、物品製造方法について説明する。図１２の工程ＳＡでは、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１２の工程ＳＢでは、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１２の工程ＳＣでは、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を介して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１２の工程ＳＤでは、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１２の工程ＳＥでは、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１２の工程ＳＦでは、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：インプリント装置、５：供給部、６：制御部、７：型、７ａ：パターン部、９：インプリント材、１０：基板、２０：吐出部

Claims (10)

1. 基板の上の組成物と型とを接触させた状態で前記組成物を硬化させることによって前記組成物を成形する成形装置であって、
   前記基板のショット領域の上に組成物の液滴を離散的に供給する供給部と、
   各液滴の滴下量および滴下位置の少なくとも一方を示す供給パターンに従って前記供給部を制御する制御部と、
   を有し、
   前記ショット領域は矩形の外周形状を有し、
   前記制御部は、前記供給部により前記ショット領域の上に供給された隣り合う液滴の間の最小距離が前記矩形の外周形状の各辺の中央部から前記各辺の両方の隅部に向かうにつれて小さくなるように、前記供給パターンを決定することを特徴とする成形装置。
2. １つの液滴あたりの滴下量を増やすことにより前記最小距離を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
3. 前記隣り合う液滴の中心間距離を小さくすることにより前記最小距離を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
4. 前記制御部は、前記供給部により前記基板のショット領域に初期供給パターンに従い供給された組成物と前記型との接触が開始されてから前記組成物が押し広げられて前記ショット領域のエッジに到達するまでの時間に基づいて、前記初期供給パターンを調整することにより前記供給パターンを決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成形装置。
5. 前記制御部は、前記ショット領域に前記初期供給パターンに従い供給された組成物と前記型との接触が開始されてから前記組成物が押し広げられて前記ショット領域のエッジに最初に到達する時間と最後に到達する時間との差が小さくなるように前記初期供給パターンを調整することにより前記供給パターンを決定することを特徴とする請求項４に記載の成形装置。
6. 前記成形装置は、前記基板の上の前記組成物であるインプリント材と前記型とを接触させることによって前記型のパターンを前記インプリント材に転写するインプリント装置であ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. 前記成形装置は、前記基板の上の前記組成物と前記型の平坦面とを接触させることによって前記基板の上に前記組成物による平坦化膜を形成する平坦化装置であ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。
8. 基板のショット領域の上に組成物の液滴を離散的に供給する供給工程と、前記ショット領域の上に供給された前記組成物と型とを接触させる接触工程と、前記組成物と前記型とが接触した状態で前記組成物を硬化させる硬化工程と、硬化後の前記組成物と前記型とを分離する分離工程とを含む成形処理において用いられる、前記組成物の各液滴の滴下量および滴下位置の少なくとも一方を示す供給パターンを決定する決定方法であって、
   前記ショット領域は矩形の外周形状を有し、
   同じ大きさの液滴が分布する初期供給パターンを準備する工程と、
   前記ショット領域の上に供給された隣り合う液滴の間の最小距離が前記矩形の外周形状の各辺の中央部から前記各辺の両方の隅部に向かうにつれ小さくなるように前記初期供給パターンを調整することにより前記供給パターンを決定する工程と、
   を有することを特徴とする決定方法。
9. 請求項６に記載の成形装置である前記インプリント装置を用いて基板の上にパターンを形成する形成工程と、
   前記形成工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する処理工程と、
   を有し、前記処理工程で処理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製造方法。
10. 請求項７に記載の成形装置である前記平坦化装置によって基板の上に組成物の膜を形成する形成工程と、
    前記形成工程で形成された前記膜を処理する処理工程と、
    を有し、前記処理工程で処理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製造方法。

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