WO2018092454A1

WO2018092454A1 - インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法

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Publication number: WO2018092454A1
Application number: PCT/JP2017/036246
Authority: WO
Inventors: 一樹中川
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2018-05-24
Also published as: TWI661925B; JP6735656B2; KR20190073573A; US20190265589A1; US11333971B2; KR102179737B1; JP2018082127A; TW201819153A

Abstract

モールドと基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させることで前記基板上にパターンを形成するインプリント装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージ上の前記基板が保持される部分の周辺に配置され、前記モールド側に導電性の面を有する周辺部材と、前記モールドと前記基板の間の空間に気体を供給する気体供給部と、前記基板にインプリント材を供給するディスペンサと、前記ステージの移動及び前記気体供給部による気体の供給を制御する制御部と、を有し、前記気体供給部と前記ディスペンサとは、前記モールドを保持する保持部を挟んで配置され、前記制御部は、硬化したインプリント材と前記モールドとを引き離した後、前記ステージが前記ディスペンサの下に向けた移動を開始する前に前記気体供給部による前記気体の供給を開始し、前記ステージの移動中に前記周辺部材を前記気体を介して前記モールドに対向させることにより前記モールドの除電を行うことを特徴とするインプリント装置を提供する。

Description

インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法

　本発明は、インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法に関する。

　半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加えて、基板上に数ナノメートルオーダーの微細なパターン（構造体）を形成することができるインプリント技術が注目されている。インプリント技術は、基板上に未硬化のインプリント材を供給（塗布）し、かかるインプリント材とモールド（型）とを接触させて、モールドに形成された微細な凹凸パターンに対応するインプリント材のパターンを基板上に形成する微細加工技術である。

　インプリント技術において、インプリント材の硬化法の１つとして光硬化法がある。光硬化法は、基板上のショット領域に供給されたインプリント材とモールドとを接触させた状態で光を照射してインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材からモールドを引き離すことでインプリント材のパターンを基板上に形成する方法である。

　インプリント技術を採用したインプリント装置では、硬化したインプリント材を引き離すことによって、モールドが帯電する剥離帯電と呼ばれる現象が生じる。このような剥離帯電が生じると、モールドの周囲の異物（パーティクル）がモールドに引き寄せられ、かかるモールドに付着する。異物がモールドに付着した状態において、基板上のインプリント材とモールドとを接触させると、基板上に形成されるパターンに欠陥が生じたり、モールドが破損したりする場合がある。そこで、モールドと基板（基板上のインプリント材）との間にイオン化された気体を供給することでモールドを除電する技術が提案されている（特許文献１及び２参照）。

特開２００７－９８７７９号公報特許第５２３５５０６号公報

　しかしながら、従来技術では、モールドと基板との間にイオン化された気体を供給する過程において、かかる気体のイオン濃度が低下してしまう。特に、気体が通過する空間の断面積が狭く、その通過経路が長い場合には、イオン濃度の低下が顕著となる。イオン化された気体が除電対象であるモールドに到達するまでに、十分なイオン濃度を維持できなければ、モールドを効率的に除電することが困難となる。

　本発明は、モールドを除電するのに有利なインプリント装置を提供する。

　本発明の一側面としてのインプリント装置は、モールドと基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させることで前記基板上にパターンを形成するインプリント装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージ上の前記基板が保持される部分の周辺に配置され、前記モールド側に導電性の面を有する周辺部材と、前記モールドと前記基板の間の空間に気体を供給する気体供給部と、前記基板にインプリント材を供給するディスペンサと、前記ステージの移動及び前記気体供給部による気体の供給を制御する制御部と、を有し、前記気体供給部と前記ディスペンサとは、前記モールドを保持する保持部を挟んで配置され、前記制御部は、硬化したインプリント材と前記モールドとを引き離した後、前記ステージが前記ディスペンサの下に向けた移動を開始する前に前記気体供給部による前記気体の供給を開始し、前記ステージの移動中に前記周辺部材を前記気体を介して前記モールドに対向させることにより前記モールドの除電を行うことを特徴とする。

　本発明によれば、例えば、モールドを除電するのに有利なインプリント装置を提供することができる。

　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。図１に示すインプリント装置におけるモールドの除電の原理を説明するための図である。図１に示すインプリント装置におけるインプリント処理を説明するためのフローチャートである。図１に示すインプリント装置におけるインプリント処理を説明するためのフローチャートである。図１に示すインプリント装置の補助板の近傍を示す図である。図１に示すインプリント装置の補助板の近傍を示す図である。図１に示すインプリント装置の補助板の近傍を示す図である。図１に示すインプリント装置の補助板の近傍を示す図である。物品の製造方法を説明するための図である。

　図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置１の構成を示す概略図である。インプリント装置１は、物品としての半導体デバイスなどの製造に使用され、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リソグラフィ装置である。本実施形態では、インプリント装置１は、基板上に供給されたインプリント材とモールドとを接触させ、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、モールド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。

　インプリント材には、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。

　インプリント材は、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、インプリント材は、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。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１は、インプリント材の硬化法として光硬化法を採用している。インプリント装置１は、照射部２０と、モールド保持部６と、基板ステージ３と、ディスペンサ７と、制御部５０とを有する。ここでは、基板上のインプリント材８に紫外線２１を照射する照射部２０の光軸に平行な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する方向をＸ軸及びＹ軸とする。

　照射部２０は、基板上のインプリント材８を硬化させる際に、モールド４を介して、基板上のインプリント材８に紫外線２１を照射する。照射部２０は、例えば、光源（不図示）と、かかる光源から発せられた紫外線２１をインプリント材８の硬化に適した光に調整する光学系とを含む。

　モールド４は、矩形の外周形状を有し、基板２に対向する面に、基板２に転写すべき凹凸パターン（例えば、回路パターン）が３次元状に形成されたパターン部５を有する。モールド４は、紫外線２１を透過させることが可能な材料、例えば、石英で構成されている。

　モールド保持部６は、モールド４を保持して移動させる。モールド保持部６は、モールド４における紫外線２１の照射面の外周領域を真空吸着力や静電力によって引き付けることでモールド４を保持する。モールド保持部６は、モールド４と基板上のインプリント材８との接触（押印）やインプリント材８からのモールド４の引き離し（離型）を選択的に行えるように、モールド４を各軸方向に移動させる。モールド保持部６は、モールド４の高精度な位置決めを実現するために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系を含んでいてもよい。また、モールド保持部６は、Ｚ軸方向だけではなく、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、各軸のθ方向にモールド４を移動させる機能やモールド４の傾きを補正する機能を有していてもよい。

　インプリント装置１における押印及び離型は、本実施形態のように、モールド４をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、基板２（基板ステージ３）をＺ軸方向に移動させることで実現してもよい。また、モールド４と基板２の双方を相対的にＺ軸方向に移動させることで、押印及び離型を実現してもよい。

　基板２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２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。基板２には、モールド４のパターン部５で成形されるインプリント材８が供給される。

　基板ステージ３は、基板２を保持して移動する。基板ステージ３は、モールド４と基板上のインプリント材８とを接触させる際に、モールド４と基板２との位置合わせに用いられる。基板ステージ３は、基板２を各軸方向に移動させる。基板ステージ３は、Ｘ軸及びＹ軸の各方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系を含んでいてもよい。また、基板ステージ３は、Ｚ軸方向、各軸のθ方向に基板２を移動させる機能や基板２の傾きを補正する機能を有していてもよい。

　ディスペンサ７は、モールド保持部６の近傍に配置され、基板２にインプリント材８を供給（吐出）する。インプリント材８は、本実施形態では、紫外線２１の照射によって硬化する性質を有するが、その種類は、半導体デバイスの製造工程などの各種条件に応じて適宜選択される。また、ディスペンサ７から吐出されるインプリント材８の量は、基板上に形成すべきインプリント材８の厚さ（残膜厚）や基板上に形成すべきパターンの密度などに応じて適宜決定される。

　制御部５０は、ＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１の各部を制御してインプリント装置１を動作させる。具体的には、まず、基板２にインプリント材８を供給し、モールド４と基板２とを所定の位置関係に位置決めする。そして、モールド４を－Ｚ方向に移動させて、モールド４（パターン部５）と基板上のインプリント材８とを接触させる。モールド４と基板上のインプリント材８とを接触させた状態でインプリント材８を硬化させ、モールド４を＋Ｚ方向に移動させて基板上の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離すことで、基板上にインプリント材８のパターンを形成する。

　ここで、パーティクルなどの異物がモールド４（パターン部５）に付着した状態で、モールド４と基板上のインプリント材８とを接触させると、基板上に形成されるパターンに欠陥が生じたり、モールド４が破損したりする可能性がある。インプリント装置１は、半導体デバイスを製造するための清浄な環境内に配置されているが、異物の発生を完全になくすことは非常に困難である。異物は、インプリント装置１を構成する各部自体から発生したり、インプリント装置１を構成する各部同士の摺動やインプリント装置１の外部からの持ち込みによって発生したりする。

　また、インプリント装置１では、一般的に、基板上の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離すことによって、モールド４（パターン部５）が帯電する剥離帯電と呼ばれる現象が生じる。このような剥離帯電が生じると、モールド４の周囲の異物がモールド４に引き寄せられ、かかるモールド４に付着する確率が高くなる。モールド４のパターン部５のパターン寸法やパターン深さによって異なるが、ハーフピッチ以上の大きさの異物がモールド４に付着すると、基板上に形成されるパターンの欠陥やモールド４の破損が発生する可能性が高くなる。

　このような剥離帯電に対応するために、インプリント装置１においては、モールド４の除電を行う必要がある。従来では、例えば、イオナイザーを用いてモールド４の除電が行われている。イオナイザーには、コロナ放電方式、エネルギー線照射方式（例えば、Ｘ線照射方式やα線照射方式）などの多様な種類が存在する。コロナ放電方式は、一般的に、パーティクルの発生要因になる可能性がある。従って、清浄度を維持しながらモールド４を除電するためには、Ｘ線照射方式やα線照射方式が好適である。モールド４と基板２との間の空間は非常に狭い空間であるため、かかる空間の周囲にイオナイザーを配置し、モールド４に対して、直接、Ｘ線やα線を照射することは困難である。モールド４に対して、直接、Ｘ線やα線を照射する方式を除くと、Ｘ線やα線を気体に照射して気体をイオン化させ、イオン化された気体をモールド４の下の空間に供給する方式がある。但し、イオン化された気体は、配管及びノズルからモールド４と基板２との間の空間までの経路を通過する間にイオン濃度が低下するため、モールド４の下の空間において十分なイオン濃度を維持することができない場合がある。このような場合には、モールド４を効率的に除電することができなくなる。

　そこで、本実施形態では、モールド４を効率的に除電するために、インプリント装置１は、基板２の周囲を取り囲むように基板ステージ３に配置された補助板９と、モールド４を除電するための気体１１を供給する供給部６０とを更に有する。但し、補助板９は、基板２の周囲を取り囲んでいなくてもよく、基板ステージ上の基板２が保持される部分の周辺に配置される周辺部材である。また、補助板９は、補助板９の表面の高さと基板２の表面の高さとがほぼ同じ（その差が１ｍｍ以下となる）になるように構成されている。供給部６０は、気体供給源１２と、第１供給部１０ａと、第２供給部１０ｂとを含む。図２ａ乃至図２ｃに示すように、第１供給部１０ａ及び第２供給部１０ｂは、気体供給源１２からの気体１１を、モールド４の下の第１空間ＳＰ１に隣接する第２空間ＳＰ２に供給する。ここで、モールド４の下の第１空間ＳＰ１とは、例えば、モールド４と基板２とが対向している場合にはモールド４と基板２との間に規定される空間であり、モールド４と補助板９とが対向している場合にはモールド４と補助板９との間に規定される空間である。第１供給部１０ａとディスペンサ７とは、モールド保持部６を挟んで配置されている。なお、第１供給部１０ａ、ディスペンサ７、モールド保持部６が一直線上に配置されていなくてもよい。少なくとも、所定方向（本実施形態では、Ｘ軸方向）の位置に関して、第１供給部１０ａ、モールド保持部６、ディスペンサ７の順に配置されていれば、Ｙ軸方向の位置が多少ずれていてもよい。また、第２供給部１０ｂは、ディスペンサ７とモールド保持部６との間に配置され、第１供給部１０ａと第２供給部１０ｂとは、モールド保持部６を挟んで配置されている。

　図２ａ乃至図２ｂを参照して、本実施形態におけるモールド４の除電の原理について説明する。図２ａに示すように、基板２の第１領域（ショット領域）の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離すと、モールド４（パターン部５）が帯電する（剥離帯電）。図２ａには、モールド４がプラス側に帯電する場合を示しているが、モールド４、基板２及びインプリント材８の材質や形状、基板上の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離す際の条件などによってモールド４がマイナス側に帯電する場合もある。

　図２ｂに示すように、基板２の第１領域に硬化したインプリント材８のパターンが形成されたら、基板２の第２領域（ショット領域）にインプリント材８を供給するために、ディスペンサ７の下に基板ステージ３を移動させる必要がある。本実施形態では、基板ステージ３のディスペンサ７の下への移動を開始する前に、第１供給部１０ａによる気体１１の供給を開始する。これにより、基板ステージ３の移動に起因して基板２及び基板ステージ３の表面に発生するクエット流によって、第１供給部１０ａから第２空間ＳＰ２に供給された気体１１がモールド４の下の第１空間ＳＰ１に引き込まれる。

　図２ｃに示すように、基板ステージ３を移動させてモールド４（パターン部５）と補助板９とを対向させると、モールド４と補助板９との間が第１空間ＳＰ１に引き込まれた気体１１で満たされているため、かかる気体１１を介してモールド４が除電される。

　除電用の気体１１は、電子に対する平均自由工程が空気よりも長い気体を含む必要がある。気体１１としては、具体的には、単原子分子である希ガスがよいが、特に、希ガスのうちでも最も長い平均自由工程を有するヘリウムがよい。電界中に存在する電子は、電界によって陽極側に運ばれ、その途中で気体分子に衝突する。この際、電子が十分に加速されて気体の電離電圧以上のエネルギーを有して気体分子に衝突すると電離が起こり、電子－陽イオン対が生成される。ここで生成された電子も電界で加速され、気体分子を電離させる。このように、電離が次々に起こることで大量の電子－陽イオン対が生成される現象を電子雪崩と呼ぶ。電子に対する平均自由工程が長い気体は、加速中の電子が途中で気体分子に衝突せず、高エネルギー状態まで加速される。従って、電子に対する平均自由工程が長い気体は、空気と比べて、低い電界中でも電子雪崩が起こりやすく、モールド４に大きな電圧が蓄積される前に除電することができる。

　また、モールド４と対向する補助板９は、モールド４の側の面に導電性を有している。補助板９は、本実施形態では、金属で構成されている。これにより、気体中で電離したイオンが電界で加速され補助板９（のモールド４の側の面）に衝突した際に２次電子を放出し、かかる２次電子が更に電子雪崩に関与するため、モールド４の除電効率を向上させることができる。

　図３Ａ及び図３Ｂを参照して、インプリント装置１におけるインプリント処理について、特に、モールド４の除電に注目して説明する。かかるインプリント処理は、制御部５０がインプリント装置１の各部を統括的に制御することで行われる。ここでは、基板２のショット領域としての第１領域及び第２領域のそれぞれに、インプリント材８のパターンを順に形成する場合を例に説明する。

　Ｓ３０２では、基板２を保持した基板ステージ３を移動させて基板２の第１領域をディスペンサ７の下に位置決めし、ディスペンサ７から基板２の第１領域にインプリント材８を供給する。この際、供給部６０（第１供給部１０ａ及び第２供給部１０ｂ）による気体１１の供給を停止させている。

　Ｓ３０４では、基板ステージ３のモールド４の下への移動を開始する前に、供給部６０、具体的には、第２供給部１０ｂによる気体１１の供給を開始する。なお、本実施形態では、気体１１の使用量を抑えるために、第２供給部１０ｂのみから気体１１を供給しているが、気体１１の使用量を抑える必要がなければ、第２供給部１０ｂに加えて第１供給部１０ａからも気体１１を供給してもよい。

　Ｓ３０６では、基板ステージ３を移動させて基板２の第１領域をモールド４の下に位置決めする。この際、第２供給部１０ｂによる気体１１の供給を継続させている。これにより、第２供給部１０ｂから第２空間ＳＰ２に供給された気体１１がモールド４の下の第１空間ＳＰ１に引き込まれ、モールド４と基板２（基板２の第１領域のインプリント材８）との間を気体１１で満たすことができる。

　Ｓ３０８では、モールド４と基板２の第１領域のインプリント材８とを接触させる。モールド４とインプリント材８とを接触させてインプリント材８をモールド４のパターン部５に充填している間、第２供給部１０ｂによる気体１１の供給を継続させて、モールド４の下の第１空間ＳＰ１における気体１１の濃度が９９％以上になるようにする。これにより、モールド４のパターン部５へのインプリント材８の充填を促進させることができる。

　Ｓ３１０では、モールド４とインプリント材８とを接触させた状態で基板２の第１領域のインプリント材８を硬化させる前に、第２供給部１０ｂによる気体１１の供給を停止する。ここでは、モールド４の下の第１空間ＳＰ１における気体１１の濃度が９９％未満、更に詳細には、９０％以下になるようにする。つまり、Ｓ３０８の工程のときよりも、モールド４の周囲の酸素の割合が増えるようにする。モールド４と基板上のインプリント材８とを接触させると、インプリント材８の一部がモールド４のパターン部５からはみ出してパターン部５の側面（へり）に付着することがある。このようにパターン部５の側面に付着したインプリント材８が硬化すると、かかる硬化したインプリント材８が剥がれ落ちてパーティクルとなる。従って、パターン部５の側面に付着したインプリント材８は、硬化させない、即ち、未硬化の状態のままにしておく方がよい。そこで、本実施形態では、モールド４の下の第１空間ＳＰ１における気体１１の濃度を上げて、紫外線２１によるインプリント材８の硬化反応を酸素で阻害させている。なお、パターン部５の側面に付着した未硬化のインプリント材８は微量であるので、第２領域に供給されたインプリント材８を硬化させるときまでには揮発する。従って、第２領域におけるパターン形成への影響はない。

　Ｓ３１２では、モールド４と基板２の第１領域のインプリント材８とを接触させた状態において、照射部２０からインプリント材８に紫外線２１を照射してインプリント材８を硬化させる。この際、供給部６０（第２供給部１０ｂ）による気体１１の供給は停止させたままにする。

　Ｓ３１４では、基板２の第１領域の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離す前に、供給部６０、具体的には、第１供給部１０ａによる気体１１の供給を開始する。なお、本実施形態では、気体１１の使用量を抑えるために、第１供給部１０ａのみから気体１１を供給しているが、気体１１の使用量を抑える必要がなければ、第１供給部１０ａに加えて第２供給部１０ｂからも気体１１を供給してもよい。

　Ｓ３１６では、基板２の第１領域の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離す。これにより、基板２の第１領域にインプリント材８のパターンが形成される。一方、基板２の第１領域の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離すことによって、モールド４（パターン部５）が帯電する。この際、第１供給部１０ａによる気体１１の供給を継続させている。

　Ｓ３１７では、基板２の全てのショット領域にインプリント材８のパターンを形成したかどうかを判定する。基板２の全てのショット領域にインプリント材８のパターンを形成している場合には、第１供給部１０ａによる気体１１の供給を停止して動作を終了する。基板２の全てのショット領域にインプリント材８のパターンを形成していない場合には、Ｓ３１８に移行する。

　Ｓ３１８では、基板２の第１領域とは異なる第２領域にインプリント材８を供給するために、基板ステージ３のディスペンサ７の下への移動を開始する。この際、第１供給部１０ａによる気体１１の供給を継続させている。換言すれば、基板ステージ３のディスペンサ７の下への移動を行っている間、第１供給部１０ａによる気体１１の供給を継続する。このように、基板ステージ３のディスペンサ７の下への移動を開始する前に第１供給部１０ａによる気体１１の供給を開始しているため、第１供給部１０ａから第２空間ＳＰ２に供給された気体１１がモールド４の下の第１空間ＳＰ１に引き込まれる。従って、モールド４の下の第１空間ＳＰ１が気体１１で満たされ、基板ステージ３が移動することによって、補助板９とモールド４とが対向したときに、電子雪崩によって電子－陽イオン対が生成される。そして、電子－陽イオン対がモールド４に近づくことでモールド４が除電される。このように、モールド４の下の第１空間ＳＰ１に送られた気体１１を介してモールド４が除電される。また、モールド４の除電を行うときのモールド４と補助板９との間の空間における気体１１の濃度が９９％以上となるように、第１供給部１０ａによる気体１１の供給が制御されている。なお、本実施形態では、基板ステージ３をディスペンサ７の下に移動させている間においてモールド４の除電が完了することを想定している。但し、モールド４の除電が完了しない場合には、補助板９とモールド４とが対向した状態において基板ステージ３を停止させてもよいし、補助板９とモールド４とが対向した状態での基板ステージ３の速度を遅くしてもよい。

　Ｓ３２０では、基板２の第２領域をディスペンサの下に位置決めする。この際、第１供給部１０ａによる気体１１の供給を停止する。換言すれば、基板ステージ３がディスペンサ７の下に到達したら第１供給部１０ａによる気体１１の供給を停止する。そして、Ｓ３０２に移行して、基板２の第２領域にインプリント材８を供給し、基板２の第２領域にインプリント材８のパターンを形成するための処理を続ける。

　このように、基板２の第１領域の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離した後、基板２の第２領域にインプリント材８を供給するための基板ステージ３のディスペンサ７の下への移動を開始する前に第１供給部１０ａによる気体１１の供給を開始する。そして、基板ステージ３をディスペンサ７の下に移動させることで第２空間ＳＰ２に供給された気体１１を第１空間ＳＰ１に送り、補助板９をモールド４に対向させることにより気体１１を介してモールド４の除電を行う。従って、本実施形態におけるインプリント装置１では、モールド４を効率的に除電することができるため、モールド４への異物の付着を抑制して、基板上に形成されるパターンの欠陥の発生やモールド４の破損を低減することができる。

　なお、本実施形態では、基板上の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離す際に、第１供給部１０ａから気体１１を供給しているが、これに限定されるものではない。例えば、基板上の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離す前には、第１供給部１０ａからの気体１１の供給を開始せず、基板上の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離した後で、第１供給部１０ａからの気体１１の供給を開始してもよい。

　また、図４に示すように、補助板９は、電気的に接地されていてもよい。これにより、モールド４（パターン部５）と補助板９との間で電子雪崩によるモールド４の除電が行われる際に、モールド４の電位が接地された補助板９の電位と同じになる。従って、モールド４の電位がインプリント装置１の内部の部材と等電位になるため、モールド４の周辺で強い電界が発生せず、静電気力による異物の付着を抑制することができる。

　また、インプリント装置１は、図５に示すように、補助板９に電位を与える付与部７０を更に有していてもよい。そして、補助板９をモールド４に対向させるときに、付与部７０により、補助板９に、基板上の硬化したインプリント材８からモールド４を引き離すことによってモールド４に生じる電位の極性とは逆の極性の電位を与える。これにより、モールド４と補助板９との間の電位差が広がり、モールド４と補助板９との間の電界が強くなるため、電子雪崩が起こりやすくなる。従って、剥離帯電によるモールド４の帯電量が少ない場合であっても、電子雪崩によるモールド４の除電を行うことができる。図５に示すように、モールド４がプラス側に帯電している場合には、付与部７０により、マイナスの電位を補助板９に与えればよい。一方、モールド４がマイナス側に帯電している場合には、付与部７０により、プラスの電位を補助板９に与えればよい。付与部７０は、両極の電位を補助板９に与えられるような電源を含む。

　また、モールド４と補助板９との間で起こる電子雪崩は、気体１１の種類だけではなく、モールド４と補助板９との間の距離を調整することで制御することが可能である。例えば、モールド４と補助板９との間の距離を調整することで、モールド４と補助板９との間の電界強度を調整することができる。そこで、図６に示すように、補助板９をモールド４に対向させるときに、モールド４と補助板９との間の距離ｄを調整する。モールド４と補助板９との間の距離ｄを変更する距離変更部としては、モールド保持部６や基板ステージ３を用いることができる。

　また、モールド４と補助板９との間で起こる電子雪崩は、モールド４と補助板９との間の空間の圧力を調整することで制御することが可能である。例えば、モールド４と補助板９との間の空間の圧力を調整することで、モールド４と補助板９との間の電子の平均自由工程を調整することができる。そこで、モールド４と補助板９との間の空間の圧力を変更する圧力変更部を設けて、補助板９をモールド４に対向させるときに、圧力変更部により、モールド４と補助板９との間の空間の圧力を調整する。圧力変更部は、モールド４と補助板９との間の空間の圧力、或いは、かかる空間を含む近傍の圧力を局所的に変更してもよいし、インプリント装置１の全体の空間の圧力を変更してもよい。

　また、図７に示すように、インプリント装置１は、補助板９に光３１を照射するエネルギー照射部３０を更に有していてもよい。そして、補助板９をモールド４に対向させるときに、エネルギー照射部３０により、補助板９に、補助板９の仕事関数以上のエネルギーを有する光３１を照射する。例えば、補助板９がアルミニウムで構成されている場合、補助板９の仕事関数は約４ｅＶであるため、波長３００ｎｍ以下の光３１を照射すれば、光電効果により補助板９（のモールド４の側の面）から光電子が放出される。金属の仕事関数は、一般的に、２ｅＶ～５ｅＶ程度であるため、紫外線領域の光３１を補助板９に照射することで、光電効果により補助板９から光電子が放出される。かかる光電子は、電子雪崩に関与するため、モールド４の除電効率を更に向上させることができる。

　また、インプリント装置１で使用する除電用の気体１１は、一般的に、拡散性が高い。従って、上述したように、モールド４と基板上のインプリント材８とを接触させる際に、モールド４と基板２との間の空間を気体１１で満たすことで、モールド４のパターン部５に対するインプリント材８の充填性を向上させることができる。このため、モールド４と基板上のインプリント材８とを接触させる工程の間は、気体１１を供給するとよい。但し、気体１１として用いられる希ガスは高価であるため、モールド４のパターン部５へのインプリント材８の充填が完了し、インプリント材８を硬化させる工程の間は、気体１１の供給を停止するとよい。

　インプリント装置１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、センサー、或いは、型などである。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭなどの揮発性又は不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡなどの半導体素子などが挙げられる。型としては、インプリント用のモールドなどが挙げられる。

　硬化物のパターンは、上述の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、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などが行われた後、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８ａに示すように、絶縁体などの被加工材が表面に形成されたシリコンウエハなどの基板２を用意し、続いて、インクジェット法などにより、被加工材の表面にインプリント材８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８が基板上に付与された様子を示している。

　図８ｂに示すように、インプリント用のモールド４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８に向け、対向させる。図８ｃに示すように、インプリント材８が付与された基板２とモールド４とを接触させ、圧力を加える。インプリント材８は、モールド４と被加工材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モールド４を介して照射すると、インプリント材８は硬化する。

　図８ｄに示すように、インプリント材８を硬化させた後、モールド４と基板２を引き離すと、基板上にインプリント材８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、モールド４の凹部が硬化物の凸部に、モールド４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８にモールド４の凹凸パターンが転写されたことになる。

　図８ｅ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、被加工材の表面のうち、硬化物がない、或いは、薄く残存した部分が除去され、溝となる。図８ｆに示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材の表面に溝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、半導体素子などに含まれる層間絶縁用の膜、即ち、物品の構成部材として利用してもよい。

　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本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、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

　本願は、２０１６年１１月１８日提出の日本国特許出願特願２０１６－２２５３７５を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims

　モールドと基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させることで前記基板上にパターンを形成するインプリント装置であって、
　前記基板を保持して移動するステージと、
　前記ステージ上の前記基板が保持される部分の周辺に配置され、前記モールド側に導電性の面を有する周辺部材と、
　前記モールドと前記基板の間の空間に気体を供給する気体供給部と、
　前記基板にインプリント材を供給するディスペンサと、
　前記ステージの移動及び前記気体供給部による気体の供給を制御する制御部と、を有し、
　前記気体供給部と前記ディスペンサとは、前記モールドを保持する保持部を挟んで配置され、
　前記制御部は、硬化したインプリント材と前記モールドとを引き離した後、前記ステージが前記ディスペンサの下に向けた移動を開始する前に前記気体供給部による前記気体の供給を開始し、前記ステージの移動中に前記周辺部材を前記気体を介して前記モールドに対向させることにより前記モールドの除電を行うことを特徴とするインプリント装置。
　前記制御部は、前記モールドの除電を行うときの前記モールドと前記周辺部材との間の空間における前記気体の濃度が９９％以上となるように、前記気体供給部による前記気体の供給を制御す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。
　前記制御部は、前記ステージが前記ディスペンサの下に向けた移動を行っている間、前記気体供給部による前記気体の供給を継続す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。
　前記ディスペンサと前記保持部との間に配置され、前記モールドの下の第１空間に隣接する第２空間に気体を供給する第２気体供給部を更に有し、
　前記気体供給部と前記第２気体供給部とは、前記保持部を挟んで配置され、
　前記制御部は、前記ステージが前記ディスペンサの下に到達した後に前記気体供給部による前記気体の供給を停止し、前記基板上にインプリント材を供給した後、前記ステージが前記モールドの下に向けた移動を開始する前に前記第２気体供給部による前記気体の供給を開始し、前記ステージを前記モールドの下に移動させることで前記第２空間に供給された前記気体を前記第１空間に送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。
　前記制御部は、前記モールドと前記基板上に供給されたインプリント材とを接触させて当該インプリント材を前記モールドのパターンに充填している間、前記第２気体供給部による前記気体の供給を継続することを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
　前記制御部は、前記モールドと前記基板上に供給されたインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させる前に前記第２気体供給部による前記気体の供給を停止することを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
　前記制御部は、前記モールドと前記第２領域のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させるときの前記第１空間における前記気体の濃度が９９％未満となるように、前記第２気体供給部による前記気体の供給を制御することを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
　前記周辺部材は、接地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。
　前記周辺部材に電位を与える付与部を更に有し、
　前記制御部は、前記周辺部材を前記モールドに対向させるときに、前記付与部により、前記周辺部材に、前記基板上の硬化したインプリント材と前記モールドとを引き離すことによって前記モールドに生じる電位の極性とは逆の極性の電位を与え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。
　前記モールドと前記周辺部材との間の距離を変更する距離変更部を更に有し、
　前記制御部は、前記周辺部材を前記モールドに対向させるときに、前記距離変更部により、前記モールドと前記周辺部材との間の距離を調整す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。
　前記モールドと前記周辺部材との間の空間の圧力を変更する圧力変更部を更に有し、
　前記制御部は、前記周辺部材を前記モールドに対向させるときに、前記圧力変更部により、前記モールドと前記周辺部材との間の空間の圧力を調整す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。
　前記周辺部材に光を照射する照射部を更に有し、
　前記制御部は、前記周辺部材を前記モールドに対向させるときに、前記照射部により、前記周辺部材に、前記周辺部材の仕事関数以上のエネルギーを有する光を照射す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。
　前記気体は、電子に対する平均自由工程が空気よりも長い気体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装置。
　前記気体は、ヘリウム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装置。
　モールドと基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させることで前記基板上にパターンを形成するインプリント装置を用いたインプリント方法であって、
　前記インプリント装置は、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージ上の前記基板が保持される部分の周辺に配置され、前記モールド側に導電性の面を有する周辺部材と、前記モールドと前記基板の間の空間に気体を供給する気体供給部と、前記基板にインプリント材を供給するディスペンサと、を有し、
　前記気体供給部と前記ディスペンサとは、前記モールドを保持する保持部を挟んで配置され、
　前記インプリント方法は、硬化したインプリント材と前記モールドとを引き離した後、前記ステージが前記ディスペンサの下に向けた移動を開始する前に前記気体供給部による前記気体の供給を開始し、前記ステージの移動中に前記周辺部材を前記気体を介して前記モールドに対向させることにより前記モールドの除電を行う工程を有することを特徴とするインプリント方法。
　インプリント装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
　前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
　処理された前記基板から物品を製造する工程と、
　を有し、
　前記インプリント装置は、モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させることで前記基板上にパターンを形成し、
　前記基板を保持して移動するステージと、
　前記ステージ上の前記基板が保持される部分の周辺に配置され、前記モールド側に導電性の面を有する周辺部材と、
　前記モールドと前記基板の間の空間に気体を供給する気体供給部と、
　前記基板にインプリント材を供給するディスペンサと、
　前記ステージの移動及び前記気体供給部による気体の供給を制御する制御部と、を有し、
　前記気体供給部と前記ディスペンサとは、前記モールドを保持する保持部を挟んで配置され、
　前記制御部は、硬化したインプリント材と前記モールドとを引き離した後、前記ステージが前記ディスペンサの下に向けた移動を開始する前に前記気体供給部による前記気体の供給を開始し、前記ステージの移動中に前記周辺部材を前記気体を介して前記モールドに対向させることにより前記モールドの除電を行うことを特徴とする物品の製造方法。
　モールドと基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させることで前記基板上にパターンを形成するインプリント装置であって、
　前記基板を保持して移動するステージと、
　前記ステージ上の前記基板が保持される部分の周辺に配置され、前記モールド側に導電性の面を有する周辺部材と、
　前記基板にインプリント材を供給するディスペンサと、
　前記ステージの移動を制御する制御部と、を有し、
　前記制御部は、前記ステージを前記ディスペンサに向けて移動させている間に前記周辺部材を前記モールドに対向させることで前記モールドの除電を行うことを特徴とするインプリント装置。
　モールドと基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させることで前記基板上にパターンを形成するインプリント装置を用いたインプリント方法であって、
　前記インプリント装置は、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージ上の前記基板が保持される部分の周辺に配置され、前記モールド側に導電性の面を有する周辺部材と、前記基板にインプリント材を供給するディスペンサと、を有し、
　前記インプリント方法は、前記ステージを前記ディスペンサに向けて移動させている間に前記周辺部材を前記モールドに対向させることで前記モールドの除電を行う工程を有することを特徴とするインプリント方法。
　インプリント装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
　前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
　処理された前記基板から物品を製造する工程と、
　を有し、
　前記インプリント装置は、モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させることで前記基板上にパターンを形成し、
　前記基板を保持して移動するステージと、
　前記ステージ上の前記基板が保持される部分の周辺に配置され、前記モールド側に導電性の面を有する周辺部材と、
　前記基板にインプリント材を供給するディスペンサと、
　前記ステージの移動を制御する制御部と、を有し、
　前記制御部は、前記ステージを前記ディスペンサに向けて移動させている間に前記周辺部材を前記モールドに対向させることで前記モールドの除電を行うことを特徴とする物品の製造方法。