(57)【要約】【課題】モールドへのパーティクルの付着を低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モールドを用いてパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記モールドの周囲に配置され、前記モールドと前記基板との間の第１空間へ気体を供給する第１供給部と、前記第１供給部の周囲に配置され、前記第１空間の周囲の第２空間の排気を行う排気部と、前記第１空間に前記モールドのパターン面に沿って一方向に向かう第１気流が形成され、前記第１気流の流速をＵ１、前記第２空間に形成される第２気流の前記パターン面に沿った方向の流速をＵ２、前記パターン面と前記基板との間の距離をＤＺ＿ｇ、前記パターン面の前記一方向に沿った距離をＤＸ＿ｐとしたときに、Ｕ１＞Ｕ２、且つ、Ｕ１＞ＤＸ＿ｐ／（４００×ＤＺ＿ｇ）を満たすように、前記第１供給部及び前記排気部を制御する制御部と、を有することを特徴とするインプリント装置を提供する。【選択図】図１
2017157635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のインプリント材にモールドを用いてパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
前記モールドの周囲に配置され、前記モールドと前記基板との間の第１空間へ気体を供給する第１供給部と、
前記第１供給部の周囲に配置され、前記第１空間の周囲の第２空間の排気を行う排気部と、
前記第１空間に前記モールドのパターン面に沿って一方向に向かう第１気流が形成され、前記第１気流の流速をＵ１、前記第２空間に形成される第２気流の前記パターン面に沿った方向の流速をＵ２、前記パターン面と前記基板との間の距離をＤＺ＿ｇ、前記パターン面の前記一方向に沿った距離をＤＸ＿ｐとしたときに、Ｕ１＞Ｕ２、且つ、Ｕ１＞ＤＸ＿ｐ／（４００×ＤＺ＿ｇ）を満たすように、前記第１供給部及び前記排気部を制御する制御部と、
を有することを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記排気部の周囲に配置され、前記第２空間の周囲の空間にエアカーテンを形成するための気体を供給する第２供給部を更に有し、
前記制御部は、前記第１気流の流速が前記エアカーテンの流速よりも大きくなるように、前記第１供給部、前記排気部及び前記第２供給部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。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１気流の流速が０．１５ｍ／ｓ以上となるように、前記第１供給部及び前記排気部を制御する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装置。
【請求項４】
前記基板を保持して移動するステージを更に有し、
前記制御部は、前記ステージの移動方向の変更に応じて前記第１空間に形成される前記第１気流の方向が変更されるように、前記第１供給部及び前記排気部を制御することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１空間に形成される前記第１気流の方向が前記ステージの移動方向と同じになるように、前記第１供給部及び前記排気部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。
【請求項６】
前記基板上にインプリント材を供給する第３供給部を更に有し、
前記制御部は、前記ステージが前記第３供給部に近づく方向に移動しているときに前記第１空間に形成される前記第１気流の流速が、前記ステージが前記第３供給部から遠ざかる方向に移動しているときに前記第１空間に形成される前記第１気流の流速の２倍以上となるように、前記第１供給部及び前記排気部を制御することを特徴とする請求項４又は５に記載のインプリント装置。
【請求項７】
前記第１供給部と前記排気部との間であって、前記モールドを挟んで前記基板上にインプリント材を供給する供給位置とは反対の側に配置され、前記第１空間に気体を供給する第４供給部と、
を更に有し、
前記制御部は、前記第１空間に前記第１気流が形成されるように、前記第４供給部も制御することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項８】
前記第４供給部は、前記第１供給部から供給される気体とは異なる気体を供給する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】
前記第１供給部は、ヘリウムを含む気体を供給することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか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、
前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント装置及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプリント技術は、ナノスケールの微細パターンの転写を可能にする技術であり、半導体デバイスや磁気記憶媒体の量産用ナノリソグラフィ技術の１つとして注目されている。インプリント技術を用いたインプリント装置では、微細な凹凸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る（押し付ける）。そして、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インプリント材を硬化させてからモールドを引き離すことで、基板上にパターンを形成する。
【０００３】
パーティクルが基板の表面やモールドのパターン面に付着した状態で、モールドをインプリント材に接触させると、モールドが破損したり、基板上に形成されるパターンに欠陥（不良）が発生したりする。特に、モールドへのパーティクルの付着のメカニズムの１つとして、基板上のインプリント材からモールドを引き離すことによってモールドの表面が帯電し、モールドの近傍の部材の表面に付着しているパーティクルを引き付けるという現象がある。例えば、基板を保持する基板ステージには、気流を制御するための平板部材が基板の周囲を取り囲むように配置されている。インプリント装置内で発生するパーティクルは、これらの表面に付着して堆積されていく。基板ステージは、モールドと僅かな隙間を介して対向しながら移動する。帯電したモールドは、基板ステージとの間に強い電界を発生させるため、かかる電界によって、基板ステージ上に弱く付着しているパーティクルがモールドに引き付けられて付着してしまう。
【０００４】
そこで、モールドへのパーティクルの付着を低減するための技術が提案されている（特許文献１及び２参照）。特許文献１に開示された技術では、モールドのパターンが形成されている領域とは別の領域にパーティクルを捕捉する捕捉部材を設けるとともに、かかる捕捉部材と対向する位置に帯電発生部材を設けている。そして、捕捉部材と帯電発生部材とを接触及び剥離させることで接触帯電を強制的に発生させ、それらの周囲の空間に発生する電界によって、空間に存在するパーティクルを吸引する、或いは、基板に付着しているパーティクルを除去している。
【０００５】
また、特許文献２に開示された技術では、モールドのパターンが形成されている領域の外側の領域に第１導電膜を形成し、それとは反対側の面に第２導電膜を形成している。そして、第１導電膜と第２導電膜との間に電圧を印加することで第１導電膜に電荷を誘起し、かかる電荷による電界を用いて周辺のパーティクルを捕捉している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１７５３４０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１４９３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された技術をインプリント装置に実際に適用しようとすると、装置構成が煩雑になってしまう。また、特許文献２に開示された技術では、モールドに対して導電膜を付加的に形成することが必要となるため、製造コストの上昇やパターン精度の低下を招く可能性がある。更に、導電膜に存在する元素がコンタミネーションとして基板側に移行して、デバイスの不良を招く可能性もある。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、モールドへのパーティクルの付着を低減するのに有利なインプリント装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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装置は、基板上のインプリント材にモールドを用いてパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記モールドの周囲に配置され、前記モールドと前記基板との間の第１空間へ気体を供給する第１供給部と、前記第１供給部の周囲に配置され、前記第１空間の周囲の第２空間の排気を行う排気部と、前記第１空間に前記モールドのパターン面に沿って一方向に向かう第１気流が形成され、前記第１気流の流速をＵ１、前記第２空間に形成される第２気流の前記パターン面に沿った方向の流速をＵ２、前記パターン面と前記基板との間の距離をＤＺ＿ｇ、前記パターン面の前記一方向に沿った距離をＤＸ＿ｐとしたときに、Ｕ１＞Ｕ２、且つ、Ｕ１＞ＤＸ＿ｐ／（４００×ＤＺ＿ｇ）を満たすように、前記第１供給部及び前記排気部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、モールドへのパーティクルの付着を低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】
【００１２】
【図１】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２】図１に示すインプリント装置において基板ステージが移動している状態を示す図である。
【図３】パーティクルの挙動を説明するための図である。
【図４】パーティクルの軌跡を示す図である。
【図５】パーティクルのＺ軸方向の位置の時間変化を示す図である。
【図６】パーティクルのＸ軸方向の位置の時間変化を示す図である。
【図７】パーティクルのＺ軸方向の速度の時間変化を示す図である。
【図８】パーティクルのＸ軸方向の速度の時間変化を示す図である。
【図９】パーティクルの挙動を説明するための図である。
【図１０】パーティクルの挙動を説明するための図である。
【図１１】パーティクルの挙動を説明するための図である。
【図１２】図１に示すインプリント装置において気流を形成する手法を説明するための図である。
【図１３】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平面図である。
【図１４】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平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。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。
【００１４】
図１は、本発明の一側面として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、半導体デバイスなどの製造プロセスで使用されるリソグラフィ装置であって、基板上のインプリント材にモールドを用いてパターンを形成するインプリント処理を行う。なお、図１では、互いに直交する３軸方向に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義している。
【００１５】
インプリント装置１０は、図１に示すように、基板ステージ３０と、インプリントヘッド５０と、第１気体供給部６０と、供給部７０と、パージプレート８０と、制御部９０と、排気部１４０と、第２気体供給部１５０とを有する。インプリント装置１０の制御部９０を除く各部は、チャンバＣＢに収容されている。また、チャンバＣＢの内部の全体は、ＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ  Ｌｏｗ  Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  Ａｉｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）などのフィルタを介して空調部１１から供給される（吹き出される）気体によって空調されている。
【００１６】
インプリント装置１０は、供給部７０から基板２０にインプリント材を供給し、かかるインプリント材とモールド４０（型）のパターン面４１とを接触させた状態でインプリント材を硬化させることで、基板２０にパターンを形成する。供給部（第３供給部）７０は、例えば、ディスペンサを含み、基板上にインプリント材を供給する。
【００１７】
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、電磁波や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、紫外線などの光である。
【００１８】
硬化性組成物は、光の照射により、或いは、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。
【００１９】
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り基板上に膜状に供給される。また、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供給されてもよい。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。
【００２０】
インプリントヘッド５０は、モールド４０が固定されたモールドチャック１１０を保持して移動する。インプリントヘッド５０は、インプリント処理において、モールド４０を少なくとも垂直方向（Ｚ方向）に移動させる。
【００２１】
第１気体供給部（第１供給部）６０は、モールド４０の周囲に配置され、インプリント処理時におけるモールド４０と基板２０との間の第１空間ＳＰ１に充填する気体を供給する。第１気体供給部６０は、本実施形態では、インプリント材に対して、高い可溶性及び高い拡散性の少なくとも一方を有する気体、具体的には、ヘリウムを第１空間ＳＰ１に供給する。なお、第１気体供給部６０が供給する気体は、ヘリウムに限定されるものではなく、ヘリウム、窒素、凝縮性ガスであるＰＦＰ（ペンタフルオロプロパン）、或いは、これらのうち２種又は３種の混合気体であってもよい。本実施形態では、第１気体供給部６０から第１空間ＳＰ１に供給された気体によって、気流１７０が形成される。
【００２２】
排気部１４０は、第１気体供給部６０の周囲に配置され、第１空間ＳＰ１の周囲の第２空間ＳＰ２の排気を行う。第１気体供給部６０から供給された気体は、モールド４０と基板２０との間の第１空間ＳＰ１に充填されるが、その一部は外側、即ち、第２空間ＳＰ２に流出してしまう。排気部１４０は、第１空間ＳＰ１から第２空間ＳＰ２に流出した気体を回収し、第１気体供給部６０から供給された気体がインプリント装置内で無制限に拡散することを防止する。なお、排気部１４０は、主として第２空間ＳＰ２の排気を行うのであって、第１空間ＳＰ１の排気を行ってもよい。なお、第２空間ＳＰ２は、排気部１４０の下の空間であって、第１気体供給部６０及び第２気体供給部１５０に挟まれた空間（第１気体供給部６０と第２気体供給部１５０との間の空間）であるともいえる。
【００２３】
第２気体供給部（第２供給部）１５０は、排気部１４０の周囲に配置され、第２空間ＳＰ２の周囲の第３空間ＳＰ３にエアカーテンを形成するための清浄な気体を供給する。第２気体供給部１５０から供給された気体は、主として、モールド４０から外側に向かう気流、所謂、エアカーテンを形成する。これにより、モールド４０の近傍へのパーティクルの進入を低減することができる。
【００２４】
基板ステージ３０は、基板２０を保持して移動する。基板ステージ３０は、インプリント処理において、基板２０を少なくとも水平方向（ＸＹ方向）に移動させる。基板ステージ３０には、基板２０の周囲を取り囲むパージプレート８０が配置されている。パージプレート８０は、基板２０と略同一面になるように構成されている。パージプレート８０は、第１気体供給部６０から供給された気体を第１空間ＳＰ１に長く留めることに寄与する。
【００２５】
排気部１４０の直下の気体は、基本的には、排気部１４０に向かうため、第２空間ＳＰ２に形成される気流１８０は、主として、上向きとなる。但し、例えば、第２気体供給部１５０から供給される気体の流量が排気部１４０の排気流量に対して大きいと、気流１８０は、内側、即ち、モールド４０に向かう方向となる。このような場合、第２気体供給部１５０から供給された気体がモールド４０と基板２０との間の第１空間ＳＰ１に流出するため、第１気体供給部６０から供給された気体による第１空間ＳＰ１の充填（パージ）を妨げてしまう可能性がある。
【００２６】
一方、例えば、第１気体供給部６０から供給される気体の流量が排気部１４０の排気流量に対して大きいと、気流１８０は、外側、即ち、モールド４０から離れる方向となる。このような場合、第１気体供給部６０から供給された気体がインプリント装置内で無制限に拡散してしまう可能性がある。従って、排気部１４０の直下の第２空間ＳＰ２に形成される気流１８０は、排気部１４０に対して垂直に向かっていることが好ましく、その水平成分が極力小さいことが好ましい。
【００２７】
制御部９０は、ＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１０の全体（動作）を制御する。制御部９０は、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行う。また、本実施形態において、制御部９０は、後述するように、第１空間ＳＰ１やモールド４０とパージプレート８０との間の空間にモールド４０のパターン面４１に沿って一方向に向かう第１気流が形成されるように、第１気体供給部６０及び排気部１４０を制御する。例えば、第１気流の流速をＵ１、第２空間ＳＰ２に形成される第２気流のパターン面４１に沿った方向の流速をＵ２、パターン面４１と基板２０との間のＺ軸方向の距離をＤＺ＿ｇ、パターン面４１のＸ軸方向の距離をＤＸ＿ｐとする。この場合、制御部９０は、Ｕ１＞Ｕ２、且つ、Ｕ１＞ＤＸ＿ｐ／（４００×ＤＺ＿ｇ）を満たすように、第１気体供給部６０及び排気部１４０を制御する。また、制御部９０は、第１気流の流速が第２気体供給部１５０から供給される気体によって形成されるエアカーテンの流速よりも大きくなるように、第１気体供給部６０、排気部１４０及び第２気体供給部１５０を制御する。なお、以下では、パターン面４１とパージプレート８０との間の空間に形成すべき気流を例に説明するが、かかる気流は、パターン面４１と基板２０との間の第１空間ＳＰ１についても同様に形成すべきものである。
【００２８】
図２は、基板２０のショット領域上の硬化したインプリント材からモールド４０を引き離して（離型して）から、供給部７０がインプリント材を供給する供給位置に向かって基板ステージ３０が移動している状態を示す図である。基板ステージ３０に配置されたパージプレート８０には、図２に示すように、パーティクル１２０が存在することがある。パーティクル１２０は、例えば、インプリント装置内に浮遊しているパーティクルがパージプレート８０に付着したものやパージプレート８０の構成物が基板ステージ３０の移動によって擦れて発塵したものを含む。
【００２９】
また、インプリント装置内で発生するパーティクル１２０としては、ステージや搬送ロボットなどの各種アクチュエータの動作による摺動や摩擦に起因するパーティクルも考えられる。インクジェット方式で基板上にインプリント材を供給する場合には、ミストとして漂うインプリント材が乾燥及び固化してパーティクルに変化することがある。また、インプリント装置１０の組立時に各部材の表面に弱く付着しているパーティクルが、装置可動後の僅かな状態変化によって表面から離脱することも考えられる。
【００３０】
基板上の硬化したインプリント材から引き離されたモールド４０のパターン面４１は、離型に起因する剥離帯電によって帯電している。基板ステージ３０が供給部７０の供給位置に向かう際に、パージプレート上のパーティクル１２０が存在する位置によっては、帯電しているパターン面４１の下をパーティクル１２０が通過することがある。この際、パーティクル１２０が帯電していると、かかるパーティクル１２０は、パターン面４１から受ける静電気力によって引き上げられる（モールド４０に引き付けられる）。
【００３１】
静電気力によって引き上げられたパーティクル１２０が上昇を続けたとすると、モールド４０のパターン面４１に付着することになる。パターン面４１に付着したパーティクル１２０は、それ以降のインプリント処理において、基板上に形成されるパターンに欠陥（不良）を発生させてしまう。また、パーティクル１２０がモールド４０のパターン面４１よりも硬い材質である場合には、モールド４０のパターン面４１が破損してしまう。
【００３２】
一方、インプリント装置１０を収容するチャンバＣＢの内部には、上述したように、様々な気流が存在する。パーティクル１２０の挙動は、チャンバＣＢの内部の気流にも影響される。従って、静電気力によって引き上げられたパーティクル１２０は、そのまま上昇を続けるとは限らず、静電気力とチャンバＣＢの内部の気流（流速）によって異なったものとなる。
【００３３】
図３を参照して、モールド４０のパターン面４１とパージプレート８０との間の空間におけるパーティクル１２０の挙動について説明する。図３に示すように、パージプレート８０の上面に沿って、右方向を正として、Ｘ軸を定義する。また、Ｘ軸に垂直に上方向を正として、Ｚ軸を定義する。パーティクル１２０は、帯電しており、パージプレート８０の上、ここでは、原点に存在しているものとする。また、パターン面４１の一方の端面はＸ＝０の位置に存在し、他方の端面はＸ軸の正方向に存在するものとする。
【００３４】
モールド４０のパターン面４１とパージプレート８０との間の空間には、Ｘ軸に平行に正の向きに（即ち、パターン面４１に沿って一方向に向かう）気流が形成され、かかる気流の流速をＵ［ｍ／ｓ］とする。モールド４０のパターン面４１は、一般的に、モールド４０の下面から基板側に出っ張っているが、これによる気流の乱れは無視する。Ｚ軸に平行な向きの気流はないものとする。また、説明を簡単にするために、境界層の影響はないものとして、モールド４０のパターン面４１とパージプレート８０との間では、Ｚ軸方向の位置にかかわらず、流速はＵ［ｍ／ｓ］であるものとする。
【００３５】
ここでは、離型直後を想定しているため、モールド４０のパターン面４１は、剥離帯電によって帯電しているものとする。従って、パターン面４１とパージプレート８０との間の空間には、パターン面４１及びパージプレート８０に平行な電界が発生し、かかる電界の強さをＥ［Ｖ／ｍ］とする。また、かかる電界によって、パーティクル１２０が重力を上回って引き上げられる（上方向に引っ張られる）ことを前提としているため、重力の影響は軽微である。従って、重力の影響は無視する。
【００３６】
パージプレート８０の上に存在するパーティクル１２０は、実際には、分子間力によって吸着されている。但し、以下では、分子間力の影響を無視し、パージプレート８０の上に存在するパーティクル１２０は、静電気力によってパージプレート８０から必ず脱離するものとする。
【００３７】
このような気流及び電界が存在する状態において、パーティクル１２０の挙動は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれについて、一般的に、以下に示す運動方程式で表される。
Ｚ軸方向：ｍａＸ＝＋ｑＥ＋ｋ×−ｖＺ      ・・・（式１）
Ｘ軸方向：ｍａＺ＝＋ｋ×（Ｕ−ｖＸ）      ・・・（式２）
ここで、ｍは、パーティクル１２０の質量［ｋｇ］であり、ｑは、パーティクル１２０の電荷［ｃ］である。ａＸ及びａＺは、それぞれ、パーティクル１２０のＸ軸方向及びＺ軸方向の加速度［ｍ／ｓ２］であり、ｖＸ及びｖＺは、それぞれ、パーティクル１２０のＸ軸方向及びＺ軸方向の速度［ｍ／ｓ］である。
また、ｋは、ある速度で運動する球体に働く抵抗力の比例係数であって、以下の式で表される。
ｋ＝３πμｄ
ここで、μは、気体の粘度［Ｐａ・ｓ］であり、ｄは、パーティクル１２０の直径［ｍ］である。
これらの式に適当な条件を代入して計算することで、パーティクル１２０の挙動を求めることができる。
【００３８】
図４は、以下に示す条件で計算されたパーティクル１２０の軌跡を示す図である。
ｄ＝１．０×１０−６［ｍ］
ｍ＝４．２×１０−１５［ｋｇ］
これは、パーティクル１２０の密度ρを８０００［ｋｇ／ｍ３］と仮定したことに相当する。
ｑ＝１．６×１０−１９［ｃ］
これは、パーティクル１２０が１価に帯電していると仮定したことに相当する。
Ｅ＝３．０×１０−６［Ｖ／ｍ］
これは、パッシェンの法則として知られる放電限界を仮定したことに相当する。
μ＝１．８×１０−５［Ｐａ・ｓ］
Ｕ＝０．１［ｍ／ｓ］
図４を参照するに、流速Ｕ＝０．１５［ｍ／ｓ］の気流が存在すれば、パーティクル１２０は、Ｚ軸方向に０．５ｍｍ移動するまでに、Ｘ軸方向に３０ｍｍ移動することがわかる。従って、例えば、モールド４０のパターン面４１のＸ軸方向の距離が３０ｍｍ以下である場合、流速Ｕが０．１５ｍ／ｓ以上となる気流を形成すれば、パージプレート８０から脱離したパーティクル１２０がパターン面４１に付着することを抑制することができる。このような気流を形成することで、モールド４０のパターン面４１へのパーティクル１２０の付着に起因するパターンの欠陥やパターン面４１の破損を低減することができる。
【００３９】
以下では、インプリント装置１０において、モールド４０のパターン面４１へのパーティクル１２０の付着を抑制するために形成すべき気流及びその流速について具体的に説明する。まず、図４に示すパーティクル１２０の軌跡を計算した条件において、パーティクル１２０の挙動を詳細に求める。図５は、上述した条件でＺ軸方向の運動方程式を解いた場合におけるパーティクル１２０のＺ軸方向の位置の時間変化を示す図である。図６は、上述した条件でＸ軸方向の運動方程式を解いた場合におけるパーティクル１２０のＸ軸方向の位置の時間変化を示す図である。図５を参照するに、パーティクル１２０のＺ軸方向の位置が０．５［ｍｍ］に到達するために要する時間は、０．２［ｓ］である。同様に、図６を参照するに、パーティクル１２０のＸ軸方向の位置が３０［ｍｍ］に到達するために要する時間は、０．２［ｓ］である。
【００４０】
図７は、上述した条件でＺ軸方向の運動方程式を解いた場合におけるパーティクル１２０のＺ軸方向の速度ｖＺの時間変化を示す図である。図８は、上述した条件でＸ軸方向の運動方程式を解いた場合におけるパーティクル１２０のＸ軸方向の速度ｖＸの時間変化を示す図である。図７及び図８を参照するに、パーティクル１２０のＺ軸方向の速度ｖＺ及びＸ軸方向の速度ｖＸは、それぞれ、一定値に向かって指数関数的に収束していることがわかる。特に、パーティクル１２０のＸ軸方向の速度ｖＸについては、仮定した気流の流速である０．１５ｍ／ｓに収束していることがわかる。また、一定値に収束するまでに要する時間がμｓオーダーであることもわかる。従って、Ｚ軸方向及びＸ軸方向のそれぞれについて、パーティクル１２０は、パージプレート８０からモールド４０に到達するまでの時間のうち、ほぼ全ての時間で等速運動をしていることがわかる。
【００４１】
図７及び図８に示すように、パーティクル１２０のＺ軸方向の速度ｖＺ及びＸ軸方向の速度ｖＸは、一定値に向かって指数関数的に収束していく。一般的に、このような一定値及び指数関数の時定数は、それぞれ、終端速度及び緩和時間と呼ばれる。上述したように、緩和時間は、パーティクル１２０がパターン面４１に付着するまでの時間に比べて短いため、この間におけるパーティクル１２０の挙動は、等速運動で近似することができる。
【００４２】
パーティクル１２０の挙動を等速運動で近似すると、Ｚ軸方向に関して、パーティクル１２０がパージプレート８０からパターン面４１に到達するまでの時間ｔＺ［ｓ］は、ｔＺ＝ＤＺ＿ｇ／ｖＺ＿ｅと表すことができる。なお、Ｚ軸方向の終端速度をｖＺ＿ｅ［ｍ／ｓ］とし、モールド４０のパターン面４１とパージプレート８０（基板２０）との間の距離をＤＺ＿ｇ［ｍ］としている。
【００４３】
同様に、Ｘ軸方向に関して、パーティクル１２０がモールド４０のパターン面４１の一方の端面から他方の端面に到達するまでの時間ｔＸ［ｓ］は、ｔＸ＝ＤＸ＿ｐ／ｖＸ＿ｅと表すことができる。なお、Ｘ軸方向の終端速度をｖＸ＿ｅ［ｍ／ｓ］とし、パターン面４１のＸ軸方向の距離（パターン面４１の一方向に沿った距離）をＤＸ＿ｐ［ｍ］としている。
【００４４】
Ｚ軸方向の終端速度ｖＺ＿ｅ及びＸ軸方向の終端速度ｖＸ＿ｅは、それぞれ、式１及び式２を解くことで、以下の式で表される。
ｖＺ＿ｅ＝＋ｑＥ／ｋ      ・・・（３）
ｖＸ＿ｅ＝Ｕ              ・・・（４）
モールド４０のパターン面４１へのパーティクル１２０の付着を抑制するためには、パーティクル１２０がＺ軸方向に関する距離Ｄｚ＿ｇ［ｍ］を移動する前にＸ軸方向に関する距離ＤＸ＿ｐ［ｍ］を移動すればよい。従って、以下の条件が得られる。
ｔＸ＜ｔＺ
ＤＸ＿ｐ／ｖＸ＿ｅ＜ＤＺ＿ｇ／ｖＺ＿ｅ
式４から、以下の式が得られる。なお、ｖＺ＿ｅは、式３に示す通りである。
ＤＸ＿ｐ／Ｕ＜ＤＺ＿ｇ／ｖＺ＿ｅ
Ｕ＞ＤＸ＿ｐ／（ＤＺ＿ｇ／ｖＺ＿ｅ）      ・・・（５）
モールド４０のパターン面４１の破損については、パーティクル１２０のサイズが比較的大きい場合に問題となる。問題となる典型的なパーティクル１２０の直径を１［μｍ］とする。また、パーティクル１２０の電荷は、通常、様々であるが、全体として±０価を中心とする分布になっているとすると、パーティクル１２０の電荷としては、１価が最も多いはずである。このような場合、式３を解くと、Ｚ軸方向の終端速度ｖＺ＿ｅは、以下の式で表される。
ｖＺ＿ｅ＝＋ｑＥ／ｋ≒０．００２５［ｍ／ｓ］      ・・・（６）
従って、式５及び式６から、気流の流速Ｕは、以下の式で表される。
Ｕ＞ＤＸ＿ｐ／４００×ＤＺ＿ｇ      ・・・（７）
このように、インプリント装置１０においては、式７を満たす流速の気流を形成することで、モールド４０のパターン面４１へのパーティクル１２０の付着を抑制することができる。これにより、基板上に形成されるパターンの欠陥やモールド４０のパターン面４１の破損を低減することができる。
【００４５】
図９を参照して、境界層を考慮した場合におけるパーティクル１２０の挙動について説明する。これまでは、境界層の影響はないものとして、モールド４０のパターン面４１とパージプレート８０との間では、Ｚ軸方向の位置にかかわらず、流速を一定として説明した。但し、実際には、モールド４０のパターン面４１とパージプレート８０との間では、境界層の影響によって、Ｚ軸方向の位置に応じて、図９に示すように、気流に流速分布１３０が形成されることが知られている。
【００４６】
このような場合、モールド４０のパターン面４１の近傍やパージプレート８０の近傍では、気流の流速が遅くなる。これにより、Ｘ軸方向に関して、パーティクル１２０がパターン面４１の一方の端面から他方の端面に到達するまでの時間ｔＸ［ｓ］は、境界層の影響がないと仮定する場合と比べて遅くなる。従って、境界層の影響を考慮する場合には、境界層の影響がないと仮定する場合に比べて、気流の流速を速くする必要がある。具体的には、流速分布１３０をＺ軸方向に積分して、モールド４０のパターン面４１とパージプレート８０との間の距離で割った平均流速が式５を満たすようにすればよい。このような気流を形成することで、モールド４０のパターン面４１へのパーティクル１２０の付着を抑制し、基板上に形成されるパターンの欠陥やモールド４０のパターン面４１の破損を低減することができる。
【００４７】
図１０を参照して、パージプレート８０が配置された基板ステージ３０の移動のみを考慮した場合におけるパーティクル１２０の挙動について説明する。基板ステージ３０の移動のみを考慮した場合には、図１０に示すように、流速分布１３０Ａが形成されることが知られている。ここで、基板ステージ３０の速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とすると、パージプレート８０の近傍での流速はＶｓ［ｍ／ｓ］となり、モールド４０のパターン面４１の近傍での流速は０となる。
【００４８】
このような場合にも、流速分布１３０ＡをＺ軸方向に積分して、モールド４０のパターン面４１とパージプレート８０との間の距離で割った平均流速が式５を満たすようにすればよい。このような気流を形成することで、モールド４０のパターン面４１へのパーティクル１２０の付着を抑制し、基板上に形成されるパターンの欠陥やモールド４０のパターン面４１の破損を低減することができる。
【００４９】
図１１を参照して、境界層及び基板ステージ３０の移動を考慮した場合におけるパーティクル１２０の挙動について説明する。このような場合には、図１１に示すように、図９に示す流速分布１３０と図１０に示す流速分布１３０Ａとを足し合わせた流速分布１３０Ｂが形成されることが知られている。インプリント装置１０では、一般的に、このような流速分布１３０Ｂが形成される。
【００５０】
このような場合にも、流速分布１３０ＢをＺ軸方向に積分して、モールド４０のパターン面４１とパージプレート８０との間の距離で割った平均流速が式５を満たすようにすればよい。このような気流を形成することで、モールド４０のパターン面４１へのパーティクル１２０の付着を抑制し、基板上に形成されるパターンの欠陥やモールド４０のパターン面４１の破損を低減することができる。
【００５１】
図１２を参照して、モールド４０（パターン面４１）とパージプレート８０との間の空間に気流を形成する手法について説明する。インプリント装置１０において、モールド４０の周囲には、上述したように、第１気体供給部６０が配置されている。第１気体供給部６０は、モールド４０と基板２０との間の第１空間ＳＰ１に気体を供給することができる。従って、モールド４０とパージプレート８０とが対向している状態において、第１気体供給部６０から気体を供給することで、モールド４０とパージプレート８０との間の空間に気体が供給され、気流を形成することができる。
【００５２】
図１３は、インプリント装置１０の概略平面図である。図１３に示すように、略矩形状のモールド４０の四辺を取り囲むように、第１気体供給部６０が配置されている。本実施形態では、モールド４０の各辺に沿って、４つの第１気体供給部６０ａ乃至６０ｄが配置されている。第１気体供給部６０ａ乃至６０ｄのそれぞれからの気体の供給や停止、或いは、流速や流量は、制御部９０によって制御可能に構成されている。
【００５３】
モールド４０のパターン面４１へのパーティクル１２０の付着を抑制するためには、パターン面４１とパージプレート８０との間の空間に、一方向に向かう気流を形成するとよい。そこで、４つの第１気体供給部６０ａ乃至６０ｄのうち、モールド４０のパターン面４１を挟んで対向する２つの第１気体供給部６０ａ及び６０ｂの一方から気体を供給し、他方からの気体の供給を停止する。また、２つの第１気体供給部６０ａ及び６０ｂのそれぞれから供給する気体の流量に差を設けてもよい。なお、２つの第１気体供給部６０ａ及び６０ｂに直交する方向には、２つの第１気体供給部６０ｃ及び６０ｄが配置されている。第１気体供給部６０ｃ及び６０ｄについては、両方から気体を供給してもよいし、両方からの気体の供給を停止してもよいし、一方から気体を供給し、他方からの気体の供給を停止してもよい。
【００５４】
図１２及び図１３を参照して、離型後において、モールド４０とパージプレート８０との間の空間に形成すべき気流の向きについて説明する。離型が終了すると、基板上の次のショット領域にインプリント材を供給するために、基板ステージ３０は、供給部７０がインプリント材を供給する供給位置に向かって（即ち、供給部７０に近づく方向に）移動を開始する。この際、モールド４０とパージプレート８０との間の空間に形成すべき気流の向きは、図１１に示す流速分布１３０Ｂを考慮すると、供給部７０に対して、基板ステージ３０が移動する方向と同じであるとよい。換言すれば、気流の方向が基板ステージ３０の移動方向と同じになるようにする。
【００５５】
そこで、供給部７０に対して基板ステージ３０が移動する方向に沿って配置された第１気体供給部６０ａ及び６０ｂのうち、供給部７０から遠い側の第１気体供給部６０ａから気体を供給し、供給部７０に近い側の第１気体供給部６０ｂからの気体の供給を停止する。また、２つの第１気体供給部６０ａ及び６０ｂのそれぞれから供給する気体の流量に差を設けてもよい。なお、第１気体供給部６０ａ及び６０ｂに直交する方向には、第１気体供給部６０ｃ及び６０ｄが配置されている。第１気体供給部６０ｃ及び６０ｄについては、両方から気体を供給してもよいし、両方からの気体の供給を停止してもよい。
【００５６】
また、供給部７０の供給位置まで移動した基板ステージ３０は、基板上へのインプリント材の供給が終了すると、移動方向を反転させ、インプリントヘッド５０に向かって（即ち、供給部７０から遠ざかる方向）に移動を開始する。ここで、供給部７０に近づく方向を往路とし、供給部７０から遠ざかる方向を復路と称する。往路においてパージプレート８０から脱離したパーティクル１２０が、基板ステージ３０の移動方向を反転させる地点で浮遊していたとする。このような場合、復路では、基板ステージ３０の移動方向の反転によって、気流の向きが反転する可能性がある。従って、往路における気流によって移動したパーティクル１２０が反対方向に戻り、かかるパーティクル１２０がモールド４０のパターン面４１に付着する可能性が高まってしまう。
【００５７】
そこで、モールド４０のパターン面４１へのパーティクル１２０の付着を抑制するために、復路においても往路と同様に、供給部７０から遠い側の第１気体供給部６０ａから気体を供給し、供給部７０に近い側の第１気体供給部６０ｂからの気体の供給を停止する。かかる手法は、図１０に示したように、モールド４０のパターン面４１の近傍では、基板ステージ３０の移動に伴う流速が小さいため、モールド４０のパターン面４１へのパーティクル１２０の付着の抑制に有効である。
【００５８】
一方、このような手法は、モールド４０と基板２０との間の第１空間ＳＰ１を、高い可溶性及び高い拡散性の少なくとも一方を有する気体で充填する目的には不利となる。従って、復路においては、供給部７０に近い側の第１気体供給部６０ｂから気体を供給し、供給部７０から遠い側の第１気体供給部６０ａからの気体の供給を停止する場合もある。換言すれば、基板ステージ３０の移動方向の変更に応じてパターン面４１とパージプレート８０との間に形成される気流の方向が変更されるようにする。このような場合には、復路における気流によってパーティクル１２０が戻ってきてもモールド４０のパターン面４１に付着しないように、往路における気流の流速が復路における気流の流速の２倍以上となるように、気流を形成するとよい。これは、基板ステージ３０の速度が往復で変わらないと仮定すると、往路で供給部７０から供給する気体の流量が復路で供給部７０から供給する流量の２倍程度になることに相当する。
【００５９】
本実施形態では、略矩形状のモールド４０の各辺に沿って、４つの第１気体供給部６０ａ乃至６０ｄが配置されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。モールド４０のパターン面４１に沿って一方向に向かう気流を形成することが可能であれば、第１気体供給部６０の数は４つに限定されるものではなく、モールド４０の各辺に沿って配置される必要もない。
【００６０】
また、本実施形態では、基板ステージ３０を移動させている間に第１気体供給部６０から供給される気体を、モールド４０と基板２０との間の第１空間ＳＰ１に充填すべき気体と同種にしている。但し、同種の気体である必要はなく、基板ステージ３０を移動させている間に第１気体供給部６０から供給される気体を、モールド４０と基板２０との間の第１空間ＳＰ１に充填すべき気体とは異なる気体としてもよい。この場合、例えば、第１気体供給部６０に切替弁を設けて、第１気体供給部６０から供給する気体の種類を切り替えればよい。
【００６１】
また、インプリント装置１０は、図１４に示すように、第１気体供給部６０とは別に、上述した気流を形成するための第３気体供給部（第４供給部）１６０を更に有していてもよい。第３気体供給部１６０は、第１気体供給部６０と排気部１４０との間であって、モールド４０を挟んで供給部７０（基板上にインプリント材を供給する供給位置）とは反対の側に配置され、第１空間ＳＰ１に気体を供給する。第３気体供給部１６０は、モールド４０のパターン面４１へのパーティクル１２０の付着を抑制するための気流を形成するためのものであって、モールド４０の周囲に配置する必要はない。
【００６２】
また、第３気体供給部１６０は、第１気体供給部６０から供給される気体とは異なる気体を供給してもよい。第３気体供給部１６０から供給される気体は、インプリント材への可溶性や拡散性に優れた気体である必要はなく、例えば、クリーンドライエアーや窒素であってもよい。インプリント材への可溶性や拡散性に優れた気体は高価であるため、第３気体供給部１６０からクリーンドライエアーや窒素を供給することは、ランニングコストの点で有利である。
【００６３】
インプリント装置１０を用いて形成したインプリント材（硬化物）のパターンは、各種物品の少なくとも一部の構成部材として恒久的に、或いは、各種物品を製造する際の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などが行われた後、レジストマスクは除去される。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のような、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のような半導体素子などが挙げられる。型として、インプリント用のモールドなどが挙げられる。
【００６４】
物品としてのデバイスの製造方法について説明する。かかる製造方法は、インプリント装置１０を用いてパターンを基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）に形成する工程を含む。かかる製造方法は、パターンを形成された基板を処理する工程を更に含む。当該処理ステップは、当該パターンの残膜を除去するステップを含みうる。また、当該パターンをマスクとして基板をエッチングするステップなどの周知の他のステップを含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０：インプリント装置    ２０：基板    ４０：モールド    ６０：第１気体供給部    ９０：制御部    １４０：排気部
【図１】
2017157635.tif 000003
【図２】
2017157635.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017157635.tif 000008
【図７】
2017157635.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2017157635.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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