JP7058951B2 - 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、インプリント装置、及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）を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント技術が知られている。インプリント技術は、基板上に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（押型）。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、インプリント材のパターンを基板上に形成する。

硬化したインプリント材から型を引き離す際に強い力が必要となる。そのため、離型時に、基板上に形成されたインプリント材のパターンの破壊や、型の破損が生じる恐れがある。型の破損が生じた場合、インプリント装置は新しい型と交換することによって、パターン形成を行っている。型が破損するたびに新しい型と交換するため、インプリント技術では型のコストが高くなってしまう。

そこで、特許文献１には、薄板部のパターンが形成された面に対して反対側の面に中空筒状の母材（支持部）を貼り合わせた型が提案されている。これにより、パターンが破損した場合、型のパターンが形成された部分だけ交換すれば良いので、型のコストを下げることができる。

このように、型のパターンが形成された薄板部と支持部を貼り合わせる場合、薄板部は、高精度で加工する必要があるため、精度のよい高価な基板から作成する。コストを下げるために、パターンを有する薄板部をできるだけ小さくし、一枚の基板からできるだけ多くの薄板部を作成するため、薄板部は支持部よりも小さい。

特開２０１６－７２４０３号公報

このように支持部よりも小さい薄板部と支持部を貼り合わせると、パターンが形成されたパターン部の周囲に、支持部の表面と薄板部の表面とによって段差ができる。型はインプリント装置内でパターン部の周囲を搬送ハンドによって支持され、搬送される。そのため、パターン部の周囲の表面に段差ができると、インプリント装置に構成された搬送装置の搬送ハンドが段差と干渉する恐れがあり、型を安定して搬送することができない。

本発明は、パターンが形成された薄板部と支持部を貼り合わせることによって形成された型をインプリント装置の搬送装置で安定して搬送することができるインプリント装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一側面としてのインプリント装置は、型を用いて基板にパターンを形成するインプリント装置であって、前記型を保持する型保持部と、ハンドを有し前記型を前記型保持部へ搬送する型搬送装置と、気体を供給する気体供給部と、を備え、前記型は、パターンが形成された薄板部と、該薄板部のパターンが形成された面における前記薄板部の外形よりも外形が大きい支持部とを貼り合わせた型であって、前記支持部に貼り合わされた前記薄板部の周囲であり、前記支持部の表面に、前記薄板部とは異なる複数の部材が互いの間に隙間が形成されるように配置され、前記薄板部と前記部材の間の空間に連通する穴または溝を有し、前記型を前記型保持部へ搬送する際に前記ハンドによって前記型の前記複数の部材が支持され、前記気体供給部は、前記型保持部に保持された前記型の前記穴または前記溝を介して前記気体を前記空間に供給する。

本発明によれば、パターンが形成された薄板部と支持部を貼り合わせることによって形成された型をインプリント装置の搬送装置で安定して搬送することができるインプリント装置を提供することができる。

第１実施形態のインプリント装置を示した図である。 第１実施形態の型を示した図である。 第２実施形態の型を示した図である。 従来の型を示した図である。 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）
（インプリント装置について）
図１は第１実施形態におけるインプリント装置１０１の構成を示した図である。図１を用いてインプリント装置１０１の構成について説明する。ここでは、基板１１１が配置される面と平行な面を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。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を型（モールド）と接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギー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。図１のインプリント装置１０１は、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用される。ここでは光硬化法を採用したインプリント装置１０１について説明する。

インプリント装置１０１は光照射部１０２と、型保持部１０３と、基板保持部１０４と、塗布部１０５と、制御部１０６と、計測手段１２２と、筺体１２３を備える。さらに、インプリント装置１０１は、型１０７を変形するための型変形機構１３０が配置されている。型変形機構１３０は、型１０７の側面に力もしくは変位を与えることによって型１０７の形状を変えることができる。さらに、インプリント装置１０１は、型１０７を型保持部１０３へ搬送する型搬送装置３００と、基板１１１を基板保持部１０４へ搬送する基板搬送機構（不図示）を備える。

光照射部１０２は、インプリント材を硬化させるための紫外線１０８を照射する。光照射部１０２は、紫外線１０８を照射する光源１０９と、光源１０９から照射された紫外線１０８をインプリントに適切な光に補正するための光学素子１１０から構成される。なお、第１実施形態では光硬化法を採用するために光照射部１０２を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、光照射部１０２に換えて、インプリント材を硬化させるための熱源部を設置することになる。

型保持部１０３は、吸着力や静電力により型１０７を引き付けて保持する型チャック１１５と、型チャック１１５を保持し、型チャック１１５に保持された型１０７を型チャックごと移動させる駆動機構１１６を有する。型チャック１１５および駆動機構１１６は、光照射部１０２の光源１０９から照射された紫外線１０８が基板１１１に照射されるように、それぞれの中心部には開口領域１１７（開口部）を有する。駆動機構１１６は、型１０７と基板１１１上のインプリント材１１４を接触させたり（押型）、引き離したり（離型）するために型１０７をＺ軸方向に移動させる。この駆動機構１１６に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータまたはエアシリンダがある。また、駆動機構１１６は、型１０７の高精度な位置決めに対応するために、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。さらに、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向に移動させてもよい。さらに、Ｚ軸周りの回転方向であるθ方向の位置補正機能や、型１０７の傾きを補正するためのチルト機能（Ｘ軸周り及びＹ軸周りの回転方向）などを有していてもよい。

基板保持部１０４は、基板１１１を真空吸着により引き付けて保持する基板チャック１１９と、基板チャック１１９を機械的手段により保持し、基板チャック１１９に保持された基板１１１をＸＹ平面内で移動させる基板ステージ１２０を有する。基板保持部１０４は、型１０７と基板１１１上のインプリント材１１４との接触に際し、型１０７と基板１１１とのアライメントを行う。基板チャック１１９の表面上には、型１０７をアライメントする際に利用するステージ基準マーク１２１を有する。ステージ基準マーク１２１は、基板ステージ１２０に設けられていてもよい。基板ステージ１２０（基板駆動機構）に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータがある。また、基板ステージ１２０は、粗動駆動機構や微動駆動機構などの複数の駆動機構から構成されていてもよい。さらに、基板１１１のＺ軸方向の位置補正のための駆動系や、基板１１１のθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）の位置補正機能、基板１１１の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。

なお、インプリント装置１０１における押型および離型の各動作は、基板１１１を基板保持部１０４によってＺ軸方向に移動させることで実現してもよく、また、型１０７と基板１１１のその双方を相対的に移動させることによって実現してもよい。

塗布部１０５は、未硬化のインプリント材１１４を基板１１１上に供給する供給装置である。塗布部１０５には複数の吐出口（ノズル）が形成されており、吐出口からインプリント材の液滴が基板１１１上に供給される。第１実施形態の塗布部１０５は、ピエゾ素子の圧電効果を利用してインプリント材１１４を吐出口から押し出す方式とする。後述する制御部１０６は、ピエゾ素子を駆動させる駆動信号を作成して、ピエゾ素子を吐出に適した形状に変形するように駆動させる。塗布部１０５の吐出口は複数設けられており、それぞれを独立して制御することが出来る。塗布部１０５の吐出口から基板１１１上に供給されるインプリント材１１４の量や液滴の分布は、基板１１１上に形成されるインプリント材のパターンの厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。

インプリント材１１４には、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また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。

インプリント材１１４は、スピンコーターやスリットコーターにより基板上に膜状に付与される。或い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。

基板１１１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。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。

計測手段１２２は代表的な計測器としてアライメント計測器１２７とインプリント材観察手段１２８がある。アライメント計測器１２７は、基板１１１上に形成されたアライメントマークと、型１０７に形成されたアライメントマークを検出することができる。また、インプリント材観察手段１２８は、例えばＣＣＤカメラなどの撮像装置であり、基板１１１に供給されたインプリント材１１４と型１０７の接触状態を撮像することができる。インプリント材観察手段１２８は、押型工程や離型工程の状態を観察することができる。

型搬送機構３００は、インプリント装置１０１に搬入された型１０７を型保持部１０３へ搬送する。また、型搬送機構３００は型１０７を型保持部１０３から搬送して、インプリント装置１０１から型１０７を搬出する。また、型搬送機構３００は搬送ハンド３１０を有しており、搬送ハンド３１０が型１０７を保持することによって搬送する。

制御部１０６は、インプリント装置１０１の各構成要素の動作および補正などを制御し得る。制御部１０６は、例えば、コンピュータなどで構成され、インプリント装置１０１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。制御部１０６は、計測手段１２２の計測結果に基づき、型保持部１０３や基板保持部１０４、塗布部１０５の各動作を制御する。制御部１０６はアライメント計測器１２７の検出結果に基づき、型１０７と基板１１１との相対的な位置を計測することができる。例えば、型１０７のアライメントマークと基板１１１のアライメントマークのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置ずれを計測する。また、制御部１０６は、インプリント材観察手段１２８の撮像結果に基づき、押型工程や離型工程の良否を判定することができる。

なお、制御部１０６は、インプリント装置１０１と一体で構成してもよいし、インプリント装置１０１とは別体で構成してもよい。また、１台のコンピュータではなく複数台のコンピュータで構成されていてもよい。

筺体１２３は、基板保持部１０４を載置するベース定盤１２４と、型保持部１０３を固定するブリッジ定盤１２５と、ブリッジ定盤１２５を支持するための支柱１２６とを備える。

（インプリント方法について）
次に、インプリント装置１０１を用いて基板１１１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方法について説明する。

制御部１０６は、インプリント装置１０１に搬入された基板１１１を基板搬送機構により基板ステージ１２０の基板チャック１１９に載置して、保持させる。基板１１１を保持した基板保持部１０４は塗布部１０５の塗布位置へ移動する。そして、塗布部１０５は、基板１１１上の所定のパターン形成領域（ショット領域）にインプリント材１１４を塗布する（塗布工程）。

次に、制御部１０６は、基板１１１上のインプリント材が塗布されたパターン形成領域が、型１０７に形成されたパターン部２０４の直下に位置するように基板保持部１０４を移動させる。制御部１０６は、駆動機構１１６を駆動させ、基板１１１上のインプリント材１１４と型１０７のパターン部２０４を接触させる（押型工程）。この時、インプリント装置１０１は、アライメント計測器１２７によって検出された型１０７と基板１１１のアライメントマークの検出結果に基づいて、型１０７と基板１１１の位置合わせを行う。さらに、型変形機構１３０は、アライメントマークの検出結果に基づいて、型１０７を変形させることができる。

この押型工程により、インプリント材１１４は、型１０７のパターン部２０４に形成された凹凸部に充填する。インプリント材１１４がパターンに充填した状態で、制御部１０６は、光照射部１０２に型１０７の上面から紫外線１０８を照射する。型１０７を透過した紫外線１０８によりインプリント材１１４は硬化する（硬化工程）。そして、インプリント材１１４が硬化した後、制御部１０６は、駆動機構１１６を駆動させ、型１０７を硬化したインプリント材１１４から引き離す（離型工程）。

これにより、基板１１１上のパターン形成領域には、型１０７のパターン部２０４に形成された凹凸部が反転した３次元形状のインプリント材１１４のパターンが形成される。このように、塗布工程から離型工程まで一連のインプリント動作を、基板保持部１０４の駆動によりパターン形成領域を変更しつつ複数回実施することで、１枚の基板１１１上に複数のインプリント材１１４のパターンを形成することができる。

（型について）
次に、第１実施形態の型１０７について説明する。図２（ａ）は、第１実施形態の型１０７を示した図である。

型１０７は支持部２０１と薄板部２０６と接触部２０５から成る。薄板部２０６の中央には基板１１１に対して凸形状のメサ２０３が形成されており、その周囲はパターン外周部２０２が形成されている。メサ２０３には凹凸形状のパターン部２０４が形成されている。支持部２０１の中央には円形の開口が形成されており、支持部２０１と薄板部２０６とが貼りあわされることで支持部２０１の開口は型１０７のキャビティ（コアアウト）として機能する。図２（ａ）に示すように本実施形態の型１０７は、支持部２０１と薄板部２０６とは貼り合わされている。支持部２０１に形成された円形の開口の外形は、薄板部２０６の外形よりも小さい。さらに、支持部２０１に形成された円形の開口の外形は、パターン部２０４の領域よりも大きいことが望ましい。

型１０７にはキャビティ（凹部）が形成されており、型保持部１０３は型１０７を保持した状態で、このキャビティ内の圧力を調整して周囲より高くすることで、薄板部２０６のパターン部２０４を基板１１１に向かって凸形状にたわませることができる。押型工程において型１０７のパターン部２０４をたわませることによって、パターン部２０４の中心からインプリント材１１４に接触させることができる。これにより、パターン部２０４とインプリント材１１４との間に気体（空気）が閉じ込められるのを抑え、パターン部２０４の凹部にまでインプリント材１１４を充填させることができる。

支持部２０１は薄板部２０６と比較して単純な形状であるため、高い加工精度を必要とせず、高価な部材ではない。一方、薄板部２０６には、メサ２０３と凹凸形状のパターン部２０４が形成され、また、メサ２０３は紫外線が透過する材料であるため、薄板部２０６は高価な部材が用いられる。薄板部２０６は高価な部材であるそのため、パターン部２０４が形成された薄板部２０６と支持部２０１を貼り合せた型１０７において、低コスト化のために薄板部２０６の外形をできるだけ小さくしたい。そのため、図２（ｂ）に示すようにＸＹ面内における薄板部２０６の外形の大きさは支持部２０１の外形の大きさよりも小さくなる。そのため、支持部２０１と薄板部２０６を貼り合せて型１０７とした場合に、薄板部２０６のパターン外周部２０２の表面と支持部２０１の表面との間に段差ができてしまう。

次に、図４を用いて従来の型３０７を型搬送装置３００の搬送ハンド３１０で搬送する場合について説明する。図４に示した従来の型３０７は、支持部にメサ３０３とパターン部３０４、キャビティが一体に形成されている。このように型３０７の中央部に円形の凹形状であるキャビティ（コアアウト）を設ける。型３０７の中心部に凹部を設けることは加工の難易度が高くなり、製造するコストが上昇するという問題がある。

従来の型３０７の搬送の際、搬送ハンド３１０は、型３０７のメサ３０３の外側を支持して搬送する。従来の型搬送装置３００の搬送ハンド３１０を用いて上述した薄板部２０６と支持部２０１を貼り合せた型１０７を搬送しようとすると、パターン外周部２０２と支持部２０１の段差によって搬送ハンド３１０では段差と干渉して安定して支持できなくなってしまう。

そこで、従来の型搬送装置３００の搬送ハンド３１０を用いて、支持部２０１と薄板部２０６を貼り合せた型１０７を安定して搬送するために、第１実施形態の型１０７は、薄板部２０６の周囲に接触部２０５が配置されている。型１０７の搬送の際は、搬送ハンド３１０により型１０７のメサ２０３の外側の支持位置３１１を支持して搬送を行う。図２（ｂ）に示すように接触部２０５は薄板部２０６を取り囲むように設けられてもよく、少なくとも、搬送ハンド３１０が型１０７と接触する支持位置３１１に接触部２０５が配置されていればよい。例えば、接触部２０５は薄板部２０６を挟むように配置されていてもよい。

接触部２０５の基板側の表面の高さは薄板部２０６のパターン外周部２０２の基板側の表面と略同じ高さである。少なくとも、接触部２０５の基板側の表面の高さは、薄板部２０６のメサ２０３の表面（パターン部２０４）の高さよりも低い。また、接触部２０５の外側面（外側の端面）は支持部２０１の端面と同じ面か、内側になるように配置される。こうすることで、従来の型３０７で用いていた型搬送装置３００の搬送ハンド３１０を用いて、第１実施形態の型１０７を干渉することなく支持して、搬送することができる。

さらに、型には型の有無を検出するためのマークが設けられていることがある。そのため、型の有無を検出するためのマークを型１０７の接触部２０５に設けることで、従来の型３０７と同じ計測システムを用いてマークの検出が可能となる。

また、型変形機構１３０は、型１０７の側面に力を加えることでパターン部２０４を変形させることができる。その場合、薄板部２０６の剛性に対して支持部２０１の剛性を同じものを用いる場合よりも、薄板部２０６の剛性よりも支持部２０１の剛性を小さいものを用いた場合の方が、型変形機構１３０の消費電力を抑制することができる。支持部２０１に設けられる接触部２０５は、支持部２０１よりも剛性を小さくすることで、接触部２０５を配置することによる型１０７（支持部２０１）の剛性の上昇を最小限にすることができる。このため、型変形機構１３０の消費電力の増加を抑制し、発熱の影響を低減することができる。

第１実施形態の型１０７は、支持部２０１に別の部材として接触部２０５を接合している場合について説明したが、接触部２０５は支持部２０１と一体に形成されていてもよい。

（第２実施形態）
（型について）
次に、第２実施形態の型４０７について説明する。図３（ａ）は、第２実施形態の型４０７を示した図である。第２実施形態の型４０７が用いられるインプリント装置１０１やインプリント方法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

型４０７は、支持部２０１と薄板部２０６、接触部２０５から成る。薄板部２０６の中央には基板１１１に対して凸形状のメサ２０３が形成されており、その周囲はパターン外周部２０２が形成されている。メサ２０３には凹凸形状のパターン部２０４が形成されている。支持部２０１の中央には円形の開口が形成されており、支持部２０１と薄板部２０６とが貼り合わされることで支持部２０１の開口は型１０７のキャビティ（コアアウト）として機能する。図３（ａ）に示すように本実施形態の型４０７は、支持部２０１と薄板部２０６とは貼り合わされている。

基板１１１上に供給されたインプリント材１１４と、型４０７のパターン部２０４を接触させる押型工程の時にパターン部２０４の凹部に気泡が残留すると、基板１１１上に作成されたインプリント材のパターンに欠陥が生じる。その対策として、パターン部２０４と基板１１１との間を特定のガスで満たす方法がある。特定のガス（置換ガス）としては、インプリント材１１４に対して溶解性が高いヘリウムや二酸化炭素等の不活性ガスを用いることができる。

従来の型３０７の場合、図４（ｂ）に示すように、型３０７の周囲から型３０７と基板１１１の隙間に向かってガスが供給されるように気体供給部４１１（ガス配管）を配置し、特定のガスを隙間に吹き込む構成であった。この場合、型３０７と基板１１１の隙間の空間が狭く、パターン部３０４を取り囲む領域が広いため、型３０７の外側に気体が逃げやすく、効率よくガスを置換することができない。そのため、特定のガスの使用量が増え、インプリント装置のランニングコストを上昇させる恐れがある。

図３（ａ）に示す第２実施形態の型４０７は、接触部２０５と薄板部２０６の間に隙間ができるように接触部２０５が配置されている。この時、接触部２０５の幅を狭くする範囲は前述の型搬送装置３００の搬送ハンド３１０による支持位置３１１から外れないようにしたり、位置合わせマーク位置に干渉しないようにしたり構成する。接触部２０５と薄板部２０６の間に隙間ができるように接触部２０５を配置することで、接触部２０５、薄板部２０６、支持部２０１、基板１１１で囲まれる空間４０２が形成される。接触部２０５は薄板部２０６を取り囲むように配置されるので、空間４０２は薄板部２０６を取り囲むように形成される。

さらに、接触部２０５の一部に空間４０２と型３０７の外側空間を連通し、型４０７の外側から空間４０２にガスを供給するための穴、または溝であるところの供給路４０３を設ける。供給路４０３は、接触部２０５の一部を切り欠いてもよいし、接触部２０５に穴をあけてもよい。供給路４０３である溝は支持部２０１と接触部２０５の間に設けてもよいし、接触部２０５と基板１１１の間、すなわち接触部２０５の下面に設けてもよい。接触部２０５を分割して薄板部２０６の周囲に配置し、分割された接触部２０５の間を供給路４０３としてもよい。この供給路４０３に特定のガスを供給するための気体供給部４０１（ガス配管）を供給路４０３の近傍に配置する。気体供給部４０１から供給された特定のガスは、抵抗の少ない空間４０２を通って薄板部２０６の周囲に供給される。その後、特定のガスが拡散することにより、パターン部２０４と基板１１１の間の空間のガス濃度を高くすることができる。

図３（ａ）に記載された型４０７を用いることにより、型４０７のパターン部２０４と基板１１１の間に効率よく特定のガスで置換することが可能になる。また、おもに接触部２０５の内側の空間に置換ガスを供給することが可能になるため、型４０７の周囲に置換ガスが逃げる量を減らすことができ、置換ガスの消費量を削減することができる。

また、図３（ｂ）に示すように、支持部２０１に空間４０２と型外側空間を連通する開口（供給路４０４）を設けてもよい。供給路４０４に気体供給部４０１を接続し、空間４０２に特定のガスを供給する構成にできる。

例えば、接触部２０５と薄板部２０６の間の空間４０２の幅を１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下とすることができる。上述した第２実施形態の型４０７を用いて型と基板の間に特定のガスで置換することにより、図４（ｂ）に示した従来の型３０７を使用した場合と比較して、型４０７と基板１１１の間を特定のガスで置換しやすくすることができる。

また、図３（ｃ）に示すように、支持部２０１の表面に、メサ２０３が形成された薄板部２０６を取り囲むように複数の接触部２０５が配置されていてもよい。複数の接触部２０５を互いに隙間が形成されるように配置することで、気体供給部４０１から特定のガスをパターン部２０４と基板１１１の間に供給するための供給路４０３とすることができる。

何れの実施形態においても、インプリント装置１０１に備えられた型搬送装置３００の搬送ハンド３１０によって型１０７や型４０７が搬送される場合について説明したが、これに限られない。インプリント装置１０１から搬出された型を搬送する型搬送装置の搬送ハンドによって型を搬送する場合であっても、パターン外周部２０２と支持部２０１の段差に搬送ハンドが干渉する恐れを低減することができる。

（物品の製造方法）
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５（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５（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５（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５（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５（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５（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。

１０１ インプリント装置
１０３ 型保持機構
１０４ 基板ステージ
１０５ 塗布部
１０６ 制御部
１２２ 計測手段
１３０ 型変形機構
３１０ 搬送ハンド

Claims (10)

1. 型を用いて基板にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記型を保持する型保持部と、
   ハンドを有し前記型を前記型保持部へ搬送する型搬送装置と、
   気体を供給する気体供給部と、を備え、
   前記型は、パターンが形成された薄板部と、該薄板部のパターンが形成された面における前記薄板部の外形よりも外形が大きい支持部とを貼り合わせた型であって、
   前記支持部に貼り合わされた前記薄板部の周囲であり、前記支持部の表面に、前記薄板部とは異なる複数の部材が互いの間に隙間が形成されるように配置され、前記薄板部と前記複数の部材の間の空間に連通する穴または溝を有し、
   前記型を前記型保持部へ搬送する際に前記ハンドによって前記型の前記複数の部材が支持され、
   前記気体供給部は、前記型保持部に保持された前記型の前記穴または前記溝を介して前記気体を前記空間に供給する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記複数の部材は、前記薄板部の周囲であり、前記支持部の表面に前記薄板部を挟むように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記薄板部には、凸形状を有し前記パターンが形成されたメサと、前記メサを取り囲むパターン外周部とが形成され、
   前記複数の部材の表面は、前記パターン外周部の表面の高さと同じ高さであることを特徴とする請求項１または２に記載のインプリント装置。
4. 前記複数の部材の外側の端面は、前記支持部の端面と同じ面又は前記支持部の端面より内側になることを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
5. 前記支持部には、前記メサの領域よりも大きく、前記薄板部の外形よりも小さい外形の開口が形成されおり、前記開口と前記薄板部とから、前記型に設けられたキャビティを構成することを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
6. 前記薄板部と前記複数の部材の間の前記空間の幅が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のインプリント装置。
7. 前記気体供給部から供給される前記気体は不活性ガスを含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のインプリント装置。
8. 前記気体供給部から供給される前記気体はヘリウム又は二酸化炭素を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のインプリント装置。
9. 前記型に力を加えて前記型を変形させる型変形機構を備え、
   前記複数の部材の剛性は前記支持部の剛性よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のインプリント装置。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載のインプリント装置を用いて前記基板にインプリント材のパターンを形成する工程と、
    前記工程でパターンが形成された基板を加工する加工工程と、を有し、前記加工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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