(57)【要約】【課題】基板と型との間の空気と置換するガスの使用量を削減するのに有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】基板上のインプリント材に型のパターン部を接触させて前記基板上にパターンを形成するインプリント装置が提供される。インプリント装置は、前記基板のショット領域に前記インプリント材を配置する配置部と、前記ショット領域が前記配置部による配置が行われる配置位置から前記接触が行われるインプリント位置へ移動するように前記基板を移動させる移動機構と、前記配置部と前記型の前記パターン部との間に設けられた供給口から、前記インプリント位置における前記型と前記基板との間の空間にガスを供給する供給部とを備える。インプリント装置は、前記移動機構による前記基板の移動によって前記ショット領域が前記配置位置から前記インプリント位置まで移動する間の所定のタイミングで、前記空間からの前記ガスの流出を妨げるように、前記型および前記基板の少なくとも一方を傾斜させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のインプリント材に型のパターン部を接触させて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、
前記基板のショット領域に前記インプリント材を配置する配置部と、
前記ショット領域が前記配置部による配置が行われる配置位置から前記接触が行われるインプリント位置へ移動するように前記基板を移動させる移動機構と、
前記配置部と前記型の前記パターン部との間に設けられた供給口から、前記インプリント位置における前記型と前記基板との間の空間にガスを供給する供給部と、
を備え、
前記移動機構による前記基板の移動によって前記ショット領域が前記配置位置から前記インプリント位置まで移動する間の所定のタイミングで、前記空間からの前記ガスの流出を妨げるように、前記型および前記基板の少なくとも一方を傾斜させる
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記所定のタイミングは、前記移動機構による前記基板の移動が開始された後で、前記ショット領域が前記供給口の下を通過する前の時点であ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。
【請求項３】
前記所定のタイミングは、前記移動機構による前記基板の移動が開始された後で、前記ショット領域が前記供給口の下を通過する前の時点で、かつ、前記供給部からの前記ガスの供給が開始される以後の時点であ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。
【請求項４】
前記供給口が前記型を貫通する孔によって形成されてい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装置。
【請求項５】
前記供給口の幅が前記型の前記パターン部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項６】
前記ガスは、前記接触により前記型を透過する透過性気体、及び、前記接触により液化する凝縮性気体の少なくともいずれかを含む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装置。
【請求項７】
基板上のインプリント材に型のパターン部を接触させて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、
前記基板のショット領域に前記インプリント材を配置する配置部と、
前記ショット領域が前記配置部による配置が行われる配置位置から前記接触が行われるインプリント位置へ移動するように前記基板を移動させる移動機構と、
前記配置部と前記型の前記パターン部との間に設けられた第１供給口から、前記インプリント位置における前記型と前記基板との間の空間に第１ガスを供給する第１供給部と、
前記型の前記パターン部を挟んで前記第１供給口とは反対側の位置に設けられた第２供給口から、前記空間に前記第１ガスとは異なる第２ガスを供給する第２供給部と、
を備え、
前記移動機構による前記基板の移動によって前記ショット領域が前記配置位置から前記インプリント位置まで移動する間の所定のタイミングで、前記空間からの前記第１ガスの流出を妨げるように、前記第２供給部から前記第２ガスを供給する
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項８】
前記配置部と前記第１供給口との間に設けられ前記空間の排気を行う排気部を更に備え、
前記所定のタイミングで、前記排気部による排気を更に行うことを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記所定のタイミングは、前記移動機構による前記基板の移動が開始された後で、前記ショット領域が前記第１供給口の下を通過する前の時点であることを特徴とする請求項７または８に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
前記所定のタイミングは、前記移動機構による前記基板の移動が開始された後で、前記ショット領域が前記第１供給口の下を通過する前の時点で、かつ、前記第１供給部からの前記第１ガスの供給が開始される以後の時点であることを特徴とする請求項７または８に記載のインプリント装置。
【請求項１１】
前記第１供給口および前記第２供給口がそれぞれ前記型を貫通する孔によって形成されていることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１２】
前記第１供給口の幅が前記型の前記パターン部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１３】
前記第１ガスは、前記接触により前記型を透過する透過性気体、及び、前記接触により液化する凝縮性気体の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１４】
前記第２ガスは、クリーンドライエアまたは窒素であることを特徴とする請求項１３に記載のインプリント装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の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、
前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
を有し、
前記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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント装置、および物品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の物品を製造するためのリソグラフィ技術の一つとして、インプリント技術が実用化されつつある。インプリント装置では、型を基板上のインプリント材に接触させることでパターンを形成するため、従来の露光装置に比べて原理的にパターン欠陥が生じやすく、この欠陥の低減が課題となっている。具体的には、型と基板上のインプリント材とを接触させるとき、その間にある大気中の酸素の影響でインプリント材の硬化反応が進行し難くなり、これにより転写されるパターンに欠陥が生じうる。この解決策として、残留ガスがインプリント材やモールドに溶解、拡散、または透過して消滅するまで待機する方法も考えられるが、その場合には、その待機に要する時間のために生産性が低下してしまう。
【０００３】
この課題を解決するために、基板と型との間の空気を、ヘリウムや二酸化炭素などの型やインプリント材への透過性あるいは可溶性の高いガスで置換し、気泡を型やインプリント材に透過させて気泡の体積を素早く減少させる方法が提案されている。しかし、ここで用いられるガスは一般に高価であり、また温暖化係数も高いという問題があり、そのようなガスの使用量を削減することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２９４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法では、インプリント材が供給された基板のショット領域が型の下に位置するように基板を移動させながら、ショット領域にガスを吹き付け、基板の移動に伴って型のパターン部と基板との間の空間（インプリント空間）にガスを引き込む。しかし、いったんその空間に流入したガスは流れ幅を保ったまま基板とともに移動を続け、インプリント空間から流出してしまう。そのため、インプリント空間をガスで満たすためには、インプリント空間に流入させるガスの流れ幅がパターン部の幅以上となるようにガスを封入する必要があり、ガスの使用量を削減することができない。
【０００６】
本発明は、例えば、基板と型との間の空気と置換するガスの使用量を削減するのに有利なインプリント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によれば、基板上のインプリント材に型のパターン部を接触させて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、前記基板のショット領域に前記インプリント材を配置する配置部と、前記ショット領域が前記配置部による配置が行われる配置位置から前記接触が行われるインプリント位置へ移動するように前記基板を移動させる移動機構と、前記配置部と前記型の前記パターン部との間に設けられた供給口から、前記インプリント位置における前記型と前記基板との間の空間にガスを供給する供給部とを備え、前記移動機構による前記基板の移動によって前記ショット領域が前記配置位置から前記インプリント位置まで移動する間の所定のタイミングで、前記空間からの前記ガスの流出を妨げるように、前記型および前記基板の少なくとも一方を傾斜させることを特徴とするインプリント装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、基板と型との間の空気と置換するガスの使用量を削減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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態におけるインプリント装置の構成を示す概略断面図。
【図２】実施形態におけるインプリント装置の構成を示す概略平面図。
【図３】型の面内におけるガスの流れの分布を示す図。
【図４】実施形態におけるインプリント装置の構成を示す概略断面図。
【図５】実施形態におけるインプリント装置の構成を示す概略断面図。
【図６】実施形態におけるインプリント装置の構成を示す概略断面図。
【図７】実施形態における物品製造方法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明の実施の具体例を示すにすぎないものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
【００１１】
＜第１実施形態＞
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。インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材を型と接触させ、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。
【００１２】
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、インプリント材供給装置（不図示）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。
【００１３】
図１および図２はそれぞれ、本実施形態におけるインプリント装置２００の構成を示す、概略断面図および概略平面図である。本実施形態において、インプリント装置２００は、光（紫外線）の照射によってインプリント材を硬化させる光硬化法を採用するが、これに限定されるものではなく、例えば入熱によってインプリント材を硬化させる熱硬化法を採用することもできる。なお、以下の各図においては、型に対する光の照射軸と平行な方向にＸＹＺ座標系におけるＺ軸をとり、Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する方向にＸ軸およびＹ軸をとるものとする。
【００１４】
照明光学系１２０は、インプリント処理において、光源１３０からの紫外線を型５０に対して照射する。光源１３０としては、例えば、紫外光を発生するハロゲンランプが使用される。照明光学系１２０は、レンズ等の光学素子、アパーチャ、照射および遮光を切り替えるシャッタ等を含みうる。
【００１５】
型５０は、図２に示されるように、例えば外形が概略矩形であり、所定のパターン（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４０（メサ部）を有する。型５０の材質は、石英ガラス等の紫外線を透過させることが可能な材料である。
【００１６】
インプリントヘッド１００は、型５０を保持して移動する型保持部として機能する。インプリントヘッド１００は、真空吸着や静電吸着により型５０を引きつけて保持する型チャック６０を含みうる。また、インプリントヘッド１００は、基板２０上のインプリント材３０に型５０を接触させるために型チャック６０をＺ軸方向に駆動する型駆動機構１０１を有しうる。型駆動機構１０１は更に、型５０をＸＹ方向やθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）における位置を調整する機能や、型５０の傾きを調整するチルト機能も有している。この型駆動機構１０１のアクチュエータには、リニアモータやエアシリンダー等を採用可能である。
【００１７】
ディスペンサ８０（配置部）は、基板２０の上にインプリント材３０を配置（塗布または供給）する。上記した照明光学系１２０、インプリントヘッド１００、およびディスペンサ８０は、支持体１１０によって支持されている。
【００１８】
基板ステージ１０および基板チャック１５は、基板を保持して移動する基板保持部として機能する。基板チャック１５は、基板ステージ１０上に固定されている。基板チャック１５の上面には多数の孔が設けられており、これらの孔を通して、不図示の真空ポンプにより基板チャック１５上面の気体が排出されるようになっている。基板２０は、その裏面が基板チャック１５の上面と接触するように配置され、真空ポンプにより基板２０の裏面と基板チャック１５の上面との間の気体を排出することにより、基板２０は基板チャック１５に吸着保持される。
【００１９】
基板ステージ１０は、ステージ定盤１１上で基板ステージ１０（すなわち基板２０）をＸＹ方向に移動させる移動機構１０ａを含む。移動機構１０ａは更に、Ｚ軸方向における位置やθ方向における位置を調整する調整機能や、基板２０の傾きを調整するチルト機能を有していてもよい。移動機構１０ａは、基板２０のショット領域がディスペンサ８０によるインプリント材の配置が行われる配置位置から型５０と基板２０上のインプリント材３０との接触が行われるインプリント位置へ移動するように基板２０を移動させることができる。また、パージプレート２５が、基板２０の外周部を囲むように設けられ、基板ステージ１０によって保持されている。パージプレート２５は基板チャック１５上に配置された基板２０と略同一高さの面を有している。パージプレート２５は、基板面内方向に駆動することができる。
【００２０】
制御部１は、インプリント装置２００における各部を制御する。制御部１は、ＣＰＵ１ａやメモリ１ｂを含むコンピュータ装置によって実現されうる。
【００２１】
制御部１は、例えば以下のようにしてインプリント処理を制御する。まず、制御部１は、移動機構１０ａを制御して、基板２０のショット領域がディスペンサ８０によるインプリント材の配置が行われる配置位置に来るように基板２０を搬送する。次に、制御部１は、ディスペンサ８０を制御して、配置位置に位置しているショット領域にインプリント材３０を配置する。その後、制御部１は、移動機構１０ａを制御して、基板２０のショット領域がインプリント位置に来るように基板２０を搬送する。そして、制御部１は、インプリントヘッド１００を制御して、型５０を下降させてショット領域上のインプリント材３０と接触させる。この接触により、インプリント材３０は、パターン部４０に彫り込まれた溝に流入（充填）する。この状態で、制御部１は、光源１３０に紫外光を発生させる。光源１３０からの紫外光は照明光学系１２０を介して型５０を通過し、インプリント材３０に入射する。こうして紫外線を照射されたインプリント材３０は硬化する。硬化したインプリント材には、型５０のパターンの反転パターンが形成されることとなる。インプリント材３０が硬化した後、制御部１は、インプリントヘッド１００を制御して、型５０を上昇させ、型５０と基板２０との間隔を広げていく。これにより、硬化したインプリント材３０から型５０が引き離される。
【００２２】
なお、上記の説明では、固定された基板２０上のインプリント材３０に対してインプリントヘッド１００を下降させて型５０を接触させる構成としているが、この反対の動作もありうる。すなわち、固定された型５０に対して基板ステージ１０を駆動して基板２０上のインプリント材３０を接触させる構成としてもよい。あるいは、インプリントヘッド１００と基板ステージ１０をそれぞれ駆動させる構成としてもよい。すなわち、型５０と基板２０との間隔を相対的に変化させる構成であればよい。
【００２３】
インプリント処理の概要は概ね以上のとおりである。インプリント処理においては、型５０と基板２０上のインプリント材３０とを接触させるとき、その間の空間における大気中の酸素の影響でインプリント材３０の充填が妨げられ、これによりパターン欠陥が生じやすくなる。そこでインプリント装置２００は、インプリント位置における型５０とショット領域に配置されたインプリント材３０との間の空間（以下「インプリント空間」ともいう。）にパージガス（充填促進ガス）を供給する供給部を備える。供給部は、複数の供給口として設けられたガスノズル７１，７２，７３，７４と、ガス流量制御部１４１，１４２，１４３，１４４とを含みうる（図２参照）。図２に示されるように、ガスノズル７１〜７４は型５０を囲むように配置される。また、ガスノズル７１〜７４はそれぞれ、ガス流量制御部１４１〜１４４に接続されている。このうちガスノズル７１は、型５０とディスペンサ８０との間に配置されている。図１の例では、複数の供給口としてのガスノズル７１〜７４がインプリントヘッド１００に配置されている。
【００２４】
なお、図２においては便宜上、ガスノズル７１〜７４の幅（スリット幅）がパターン部４０の各辺よりも大きく描かれているが、その限りではない。スリット幅が狭い方が、その吹き出し口付近でのガスの流速が大きくなるため、巻き込まれる空気の量が減る。したがって、周囲の空気がガスがガスノズル７１〜７４から吹き出されるガスに混ざってインプリント空間に巻き込まれるのを防ぐためには、ガスノズル７１〜７４の幅は、パターン部４０の幅よりも狭くするとよい。
【００２５】
インプリント装置２００は、ガスノズル７１〜７４から、インプリント空間にパージガスを供給してインプリントを行う。パージガスには、充填性の観点から拡散性やインプリント材に対する溶解性に優れ、型とインプリント材との接触時に型を透過する透過性気体を採用しうる。あるいはパージガスとしては、型と基板上のインプリント材との接触時における型とインプリント材との間の空間の圧力上昇により液化する凝縮性気体を採用することもできる。型とインプリント材との接触時、インプリント材や型に残留した気体が、透過性気体の場合は溶解または拡散し、凝縮性気体の場合はインプリントによる圧力上昇により液化して、気体時に比べて体積が数百分の一にまで小さくなる。これにより、残留ガスのパターン形成への影響を抑えられる。透過性気体としては具体的には、窒素、ヘリウム、二酸化炭素、水素、キセノン、ペンタフルオロプロパン等が採用されうる。また、凝縮性気体としては具体的には、ペンタフルオロプロパンを代表とするハイドロフルオロカーボンや、ハイドロフルオロエーテル等のうちから選択される１つのガス、あるいはそれらの混合ガスが採用されうる。
【００２６】
以上の構成により、本実施形態のインプリント処理においては、でガスノズル７１〜７４から上記のようなパージガス（以下、単に「ガス」という。）を供給することができる。以下、本実施形態における、ガスの供給を伴うインプリント処理の詳細を説明する。
【００２７】
まず、図１（ａ）に示すように、制御部１は、移動機構１０ａを制御して、基板２０のショット領域がディスペンサ８０によるインプリント材の配置が行われる配置位置に来るように基板２０を搬送する。次に、制御部１は、ディスペンサ８０を制御して、基板２０のショット領域にインプリント材３０を配置する。その後、図１（ｂ）に示すように、制御部１は、移動機構１０ａを制御して、基板２０のショット領域がインプリント位置に来るように、基板２０のＳＤ方向への搬送を開始する。
【００２８】
その後、制御部１は、ガス流量制御部１４１を制御して、ガスノズル７１からのガスＧの供給を開始する。例えば、制御部１は、ガス流量制御部１４１を制御して、基板２０のショット領域がガスノズル７１の下を通過する前の時点で、ガスノズル７１からのガスＧの供給を開始する。供給されたガスＧは、基板２０の移動に伴って、型５０と基板２０との間の空間に引き込まれていく。制御部１は、このガスＧの供給が開始される以後に、インプリントヘッド１００を制御して、基板ステージ１０がディスペンサ８０の位置から型５０へ向かうＳＤ方向に進むにつれ徐々に型５０と基板２０との間隙が小さくなるように、型５０を傾斜させる。この型５０の傾斜によって、基板２０の移動に伴いガスＧが型５０と基板２０との間に引き込まれる流速が抑制され、それによりガスＧの流れ幅が広がる。
【００２９】
ガスＧが十分に供給されるものとして予め定められた時間の経過後、制御部１は、ガス流量制御部１４１を制御して、ガスノズル７１からのガスＧの供給を止める。その後、制御部１は、基板２０のショット領域が型５０のパターン部４０の下に位置したら、基板ステージ１０の駆動を止め、図１（ｃ）に示すように型５０を水平に戻す。その後、制御部１は、パターン部４０とショット領域との位置合わせを行い、インプリントヘッド１００を制御して、型５０を下降させてショット領域上のインプリント材３０と接触させる。この状態で、制御部１は、光源１３０に紫外光を発生させインプリント材３０を硬化させる。インプリント材３０が硬化した後、制御部１は、インプリントヘッド１００を制御して型５０を上昇させ、硬化したインプリント材３０から型５０を引き離す。
【００３０】
上記の例は、基板２０をインプリント位置に位置させるために基板ステージ１０をＳＤ方向に移動させる場合に、その移動方向に対応するガスノズル７１からのガスの制御を説明したものである。基板ステージ１０の移動方向がＳＤ方向と異なる場合には、ガスノズル７２，７３，７４のうちの対応するガスノズルからガスが制御されることになる。
【００３１】
また、上記の例では、制御部１は、インプリントヘッド１００を制御して、基板ステージ１０がＳＤ方向に進むにつれ徐々に型５０と基板２０との間隙が小さくなるように、型５０を傾斜させた。このかわりに、制御部１は、基板ステージ１０（移動機構１０ａ）を制御して、基板ステージ１０がＳＤ方向に進むにつれ徐々に型５０と基板２０との間隙が小さくなるように、基板２０を傾斜させるようにしてもよい。あるいは、型５０と基板２０の両方を傾斜させてもよい。すなわち、型５０および基板２０の少なくとも一方を傾斜させればよい。なお、型５０または基板２０の傾斜は、型５０と基板２０との最も近いところの距離と最も離れているところの距離との差が、例えば、0.1mm以上2.0mm以下となるように行うとよい。
【００３２】
ここで、上記のように型５０を傾斜させる理由を説明する。上記のように型５０を傾斜させることにより、型５０と基板２０との間の空間に対してガスが流入する側とは反対側で型５０と基板２０との間隔が狭められる。このため、型５０と基板２０との間の空間からのガスの流出が妨げられる。こうして、型５０と基板２０との間の空間におけるガスの流れに関して、ＳＤ方向の下流側で圧力が上昇する圧力勾配が付加される。これにより、型５０と基板２０との対向角度が平行である場合に比べ、型５０と基板２０との間の空間における、基板２０の移動によって引き込まれるガスＧの流速が抑制される。流速が小さくなると、ガスノズル７１から供給されるガスＧの流量は維持されたまま、ガスＧの流れ幅を広げる効果が得られる。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、インプリント装置２００は、型５０と基板２０との間の空間からのガスＧの流出を妨げるように、型５０と基板２０の少なくとも一方を傾斜させる。その傾斜は、移動機構１０ａによる基板２０の移動によってショット領域がディスペンサ８０による配置位置からインプリント位置まで移動する間の所定のタイミングで行われる。その所定のタイミングとは、例えば、移動機構１０ａによる基板２０の移動が開始された後で、ショット領域がガスノズル７１の下を通過する前の時点でありうる。あるいは、所定のタイミングとは、移動機構１０ａによる基板２０の移動が開始された後で、ショット領域がガスノズル７１の下を通過する前の時点で、かつ、ガスノズル７１からのガスの供給が開始される以後の時点でありうる。
【００３４】
図３は、型５０における基板２０と対向する方向の面内でのガスＧの流れの分布を示した平面図である。ディスペンサ８０が型５０の左側にあり、基板ステージ１０が左から右で示されるＳＤ方向に進行する。図３（ａ）と図３（ｂ）はともに、基板ステージ１０をＳＤ方向へ駆動させつつ、ガスノズル７１より同一流量のガスＧを供給した場合のガスＧの分布を示している。図３（ａ）は型５０と基板２０が平行に対向している場合の分布であり、図３（ｂ）は、ＳＤ方向に進むにつれ型５０と基板２０の間隙が狭くなるように型５０を傾斜させた場合の分布である。このような型５０の傾斜によって、ガスノズル７１から供給されるガスＧの流量を維持したまま、ガスＧの流れ幅を広げる効果が得られる。これにより、インプリント空間における気体を効果的にガスＧに置換することができる。また、これにより、所望のガスの流れ幅にするために必要となるガス流量が減るため、ガスの使用量を削減することができる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
図４に、第２実施形態におけるインプリント装置２００の構成を示す。第１実施形態に係る図１では、型５０とディスペンサ８０との間の位置でインプリントヘッド１００に複数の供給口としてガスノズル７１〜７４が配置されていた。これに対し、図４の例では、型５０および型チャック６０を連通する複数の孔が形成され、そこに複数の供給口としてのガスノズル７１〜７４が配置されている。その他の構成は実施形態１と同様である。
【００３６】
実施形態１のようにガスノズル７１〜７４が型５０の外側に配置される場合、基板２０のＳＤ方向への移動に伴いＳＤ方向へ引き込まれるガスＧの流速の低下が避けられない。ガスＧの流速が低下すると、型５０と基板２０との間の空間へ導入されるガスＧの量が低下し、その空間の外部にガスＧが漏れてしまう可能性が高まる。これに対し本実施形態では、ガスノズル７１〜７４が型５０を貫通する孔によって形成されているため、実施形態１の構成に比べて、パターン部４０に近い位置でガスＧを供給することができる。これにより、ガスＧをより確実にインプリント空間に導入することができる。この構成により、型５０と基板２０との間の空間から漏れ出るガスの量を減らすことができるため、より効果的に型５０と基板２０との間の空間における気体をガスＧで置換することができる。
【００３７】
＜第３実施形態＞
上記した第１実施形態および第２実施形態では、型５０を傾斜させることにより、型５０と基板２０との間の空間におけるガスの流れに関して、ＳＤ方向の下流側で圧力が上昇する圧力勾配を付加した。これに対し、第３実施形態では、型５０を傾斜させるのではなく、型５０と基板２０との間の空間からのガスの流出を妨げるような給排気機構を設ける。図５に、本実施形態におけるインプリント装置２００の構成を示す。インプリント装置２００は、型５０と基板２０との間の空間にガスＧ（第１ガス）を供給する第１供給部を備える。第１供給部は、第１実施形態と同様の、複数の供給口として設けられたガスノズル７１，７２，７３，７４と、ガス流量制御部１４１，１４２，１４３，１４４とを含みうる（図２参照）。このうちガスノズル７１（第１供給口）は、型５０とディスペンサ８０との間に配置されている。
【００３８】
また、型５０に対してガスノズル７１〜７４より更に外側に、給排気装置１５０，１６０が設けられている。このうち給排気装置１６０は、型５０のパターン部４０を挟んでガスノズル７１とは反対側の位置の第２供給口に設けられている。給排気装置１５０、１６０は、例えば支持体１１０によって支持されている。給排気装置１５０，１６０は、例えば、強制給気および強制排気を行うためのファンを含みうる。ここでは、給排気装置１５０，１６０が型５０と基板２０との間の空間に向けて空気（第２ガス）を供給する動作を給気動作といい、給排気装置１５０，１６０が該空間から空気を排出する動作を排気動作という。給排気装置１５０，１６０は、給気動作を行う場合は空気を供給する供給部（第２供給部）として機能し、排気動作を行う場合は、空気を排出する排気部として機能する。
【００３９】
制御部１は、まず、移動機構１０ａを制御して、基板２０のショット領域がディスペンサ８０によるインプリント材の配置が行われる配置位置に来るように基板２０を搬送する。次に、制御部１は、ディスペンサ８０を制御して、基板２０のショット領域にインプリント材３０を配置する。その後、制御部１は、移動機構１０ａを制御して、基板２０のショット領域がインプリント位置に来るように、基板２０のＳＤ方向への搬送を開始する。この搬送に際し、制御部１は、型５０のパターン部４０に対してＳＤ方向の下流側にある給排気装置１６０に給気動作を行わせる。または、制御部１は、型５０のパターン部４０に対してＳＤ方向の上流側にある給排気装置１５０に排気動作を行わせる。あるいは、制御部１は、型５０のパターン部４０に対してＳＤ方向の下流側にある給排気装置１６０に給気動作を行わせ、かつ、型５０のパターン部４０に対してＳＤ方向の上流側にある給排気装置１５０に排気動作を行わせてもよい。このような給排気動作によって、型５０と基板２０との間の空間からのガスの流出を妨げるような圧力勾配が付加される。
【００４０】
ただし、付加する圧力勾配は、基板２０の移動により型５０と基板２０との間に引きずり込まれるガスＧの気流が逆流しない範囲にする必要がある。そのような圧力勾配ＰＧは、ガスＧの粘度をμ、型５０と基板２０との間の間隔をｄ、基板２０の速度をｖとすると、クエット・ポワズイユ流れの前提に基づき、次式で表される。
【００４１】
ＰＧ＜６μｖ／ｄ^2
【００４２】
その後、制御部１は、ガス流量制御部１４１を制御して、ガスノズル７１からのガスＧの供給を開始する。例えば、制御部１は、ガス流量制御部１４１を制御して、基板２０のショット領域がガスノズル７１の下を通過する前の時点で、ガスノズル７１からのガスＧの供給を開始する。供給されたガスＧは、基板２０の移動に伴って、型５０と基板２０との間の空間に引き込まれる。
【００４３】
ガスＧが十分に供給されるものとして予め定められた時間の経過後、制御部１は、ガス流量制御部１４１を制御して、ガスノズル７１からのガスＧの供給を止める。その後、制御部１は、基板２０のショット領域が型５０のパターン部４０の下に位置したら、基板ステージ１０の駆動と、給排気装置１５０による給排気動作を止める。その後の動作は、第１実施形態と同様である。ただし、これに限定されるものではなく、給排気動作は常時続けるようにしてもよい。
【００４４】
以上のように、本実施形態によれば、インプリント装置２００は、型５０と基板２０の間の空間からガスＧの流出を妨げるように、給排気装置１６０から空気の供給を行う。この空気の供給は、移動機構１０ａによる基板２０の移動によってショット領域がディスペンサ８０による配置位置からインプリント位置まで移動する間の所定のタイミングで行われる。その所定のタイミングとは、例えば、移動機構１０ａによる基板２０の移動が開始された後で、ショット領域がガスノズル７１の下を通過する前の時点でありうる。あるいは、所定のタイミングとは、移動機構１０ａによる基板２０の移動が開始された後で、ショット領域がガスノズル７１の下を通過する前の時点で、かつ、ガスノズル７１からのガスの供給が開始される以後の時点でありうる。
【００４５】
以上のような、ガスＧの供給時における給排気装置１６０による給気動作によって、あるいはそれに加えて行われる給排気装置１５０による排気動作によって、基板２０の移動に伴い引き込まれるガスＧの流速が抑制される。流速が抑制されると、ガスノズル７１から供給されるガスＧの流量を維持したまま、ガスＧの流れ幅を広げる効果を得ることができる。この効果により、所望のガスの流れ幅にするために必要となるガス流量が減るため、ガスの使用量を削減することもできる。
【００４６】
＜第４実施形態＞
上記した第３実施形態では、例えばファンによる給排気動作を行う給排気装置１５０を備える形態を示した。本実施形態はその変形例である。図６（ａ）に、本実施形態におけるインプリント装置２００の構成を示す。ここでは、インプリントヘッド１００の、型５０に対してガスノズル７１〜７４により更に外側に、ガスノズル９１〜９４が設けられている。
【００４７】
図６（ｂ）は、パターン部４０に対するガスノズル７１〜７４およびガスノズル９１〜９４の配置を示す図である。ガスノズル９１，９２，９３，９４はそれぞれ、ガス流量制御部１５１，１５２，１５３，１５４に接続されており、これによりガスノズル９１〜９４から供給されるガスＡの流量は個別に制御されうる。ガスＡとしては、ガスＧと異なる清浄な空気（クリーンドライエア）および窒素の少なくともいずれかを用いることができる。
【００４８】
なお、ガスノズル９１〜９４の配置は、これに限定されるものではない。例えば、ガスＡとガスＧの制御を明確に分けることにすれば、ガスＡを供給するガスノズル９１〜９４の機能をガスノズル７１〜７４で兼用する構成としてもよい。また、第２実施形態（図４）のように、ガスノズル７１〜７４として、型５０のパターン部４０を取り囲むように型５０の各辺の中心からパターン部４０の方向に一定距離向かった位置に開けられた孔を通じてガスＧが供給される場合を考える。この場合は、さらにそれらの孔を取り囲むように型５０に開けられた孔を通じてガスＡを供給する構成としてもよい。
【００４９】
ガス流量制御部１５１〜１５４の制御は、第３実施形態と同様である。例えば、制御部１は、基板２０をＳＤ方向に移動させるのに対して、ガス流量制御部１５３を制御して、ガスノズル９３からガスＡを供給する。これは、第３実施形態におけるＳＤ方向の下流側にある給排気装置１５０に給気動作を行わせることに対応する。これにより、型５０と基板２０との間の空間からのガスの流出を妨げるような圧力勾配が付加され、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
＜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。
【００５１】
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。
【００５２】
次に、物品製造方法について説明する。図７のステップ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。
【００５３】
図７のステップ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７のステップ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。
【００５４】
図７のステップ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。
【００５５】
図７のステップＳＥでは、硬化物のパターンを耐エッチング型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７のステップ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。
【符号の説明】
【００５６】
１：制御部、１０：基板ステージ、１０ａ：移動機構、２０：基板、３０：インプリント材、５０：型、７１：ガスノズル、８０：ディスペンサ、１００：インプリントヘッド、２００：インプリント装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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