JP2018195639A - インプリント装置、及び物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットと正確なパターン形成との両立に有利なインプリント装置を提供すること。【解決手段】基板上のインプリント材に型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は、第１供給口を含み、前記基板上の前記インプリント材と前記型との間の空間に前記第１供給口から第１気体を供給する第１供給部と、第２供給口を含み、前記空間に前記第２供給口から第２気体を供給する第２供給部と、前記空間内で前記第１気体と前記第２気体との混合が行われるように、前記第１供給部および前記第２供給部を制御する制御部とを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、インプリント装置、及び物品製造方法に関する。

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。インプリント処理では、基板上のインプリント材に型を接触させる際に型とインプリント材との間に気泡が閉じ込められやすい。気泡が残留したままインプリント材を硬化させると、形成されたパターンに未充填欠陥が生じうる。未充填欠陥を抑制するためには、閉じ込められた大気がショットの外へ拡散するのを待ったり、インプリント材中に溶解するのを待ったりして、充填時間を長く設定することが考えられるが、スループットが低下する。このように、充填時間が長くなることによるスループットの低下は、インプリント技術の大きな課題の一つである。

未充填欠陥の低減や充填時間の短縮を実現するための解決策として、特許文献１では、分子拡散速度の速いヘリウムやインプリント材中に溶解しやすい二酸化炭素を導入することが提案されている。特許文献２では、基板全体を含む空間やインプリントを施す領域を凝縮性気体で曝露する構成が提案されている。型とインプリント材との間に閉じ込められたガスを凝縮させることにより、充填時間を短縮するとともに、未充填欠陥を抑制することが可能である。非特許文献１では、凝縮性気体の一種である１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（以下「ペンタフルオロプロパン」という。）を用いることにより、硬化させたインプリント材から型を引き離す力（以下「離型力」という。）を低くできることが報告されている。離型力を低減することにより、型へのインプリント材の付着を抑制し、転写欠陥を少なくすることができる。更に、非特許文献２では、ペンタフルオロプロパンによってインプリント材の粘性が低下する現象が報告されている。インプリント材の粘性が低いほど、インプリント材が基板上で広がり易くなるため、充填時間を短縮することが可能である。また、特許文献３では、凝縮性気体とヘリウムとの混合気体をインプリント装置に供給し、インプリント材の充填時間を短縮、もしくは、パターン欠損を低減するとともに、インプリント材の表面粗さを低減させる構成が提案されている。

特表２０１１−５１４６５８号公報 特許第３７００００１号公報 特開２０１３−１６８６４５号公報

Hiroshima, Journal of Vacuum Science and Technology, B 27(6) 2009, 2862-2865 Hiroshima, Journal of Photopolymer Science and Technology, Volume23, Number1, 2010, 45-50

蒸気圧の低いペンタフルオロプロパンは通常、容器に液体状態で充填され、容器内で気化したペンタフルオロプロパンがインプリント装置に搬送される。容器内で気化した凝縮性気体をインプリント装置に搬送させるためのエネルギーは、ペンタフルオロプロパンの蒸気圧という極めて低い圧力エネルギーのみであり、ポンプ等の外部エネルギーは通常使用されない。

ペンタフルオロプロパンとヘリウムを混合させるのに通常考えられる構成は、ペンタフルオロプロパンの供給配管とヘリウムの供給配管とをＴ字継ぎ手等で合流させて予めペンタフルオロプロパンとヘリウムとの混合気体を作る構成である。この混合気体がインプリント装置に供給される。しかし、ヘリウムの供給圧が通常５００ｋＰａ程度であるのに対し、ペンタフルオロプロパンの室温での供給圧は５０ｋＰａ程度である。そのため、単にＴ字継ぎ手等で合流させて混合する方法では、ヘリウムとの供給圧差により、ペンタフルオロプロパンが流れにくくなる。ペンタフルオロプロパンの温度を上げることでペンタフルオロプロパンの供給圧を上げることはできる。具体的には、ペンタフルオロプロパンを約７０℃に加熱できれば、ペンタフルオロプロパンの供給圧を５００ｋＰａにすることができる。しかしこれを実現するためには、ペンタフルオロプロパンの容器や配管等を約７０℃に加熱する必要があるため、装置構成が複雑化する。また、７０℃程度にまで加熱されたガスが型と基板との間に供給された場合、型および基板の熱変形等に対処する必要もある。

本発明は、スループットと正確なパターン形成との両立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。

本発明の一側面によれば、基板上のインプリント材に型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、第１供給口を含み、前記基板上の前記インプリント材と前記型との間の空間に前記第１供給口から第１気体を供給する第１供給部と、第２供給口を含み、前記空間に前記第２供給口から第２気体を供給する第２供給部と、前記空間内で前記第１気体と前記第２気体との混合が行われるように、前記第１供給部および前記第２供給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が提供される。

本発明によれば、例えば、スループットと正確なパターン形成との両立に有利なインプリント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。 実施形態における気体供給部の構成を例示する図。 実施形態における気体供給部の動作の例を説明する図。 実施形態における気体供給部の動作の別の例を説明する図。 実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 実施形態における物品製造方法を説明する図。

以下、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。

＜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。

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（後述する図１のインプリント材供給部３３に対応）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、シリコン基板、化合物半導体基板、石英ガラスである。

図１は、本実施形態に係るインプリント装置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デバイスの製造に使用され、基板２１（ウエハ）の上に供給されたインプリント材３１を型４１で成形し、基板２１上にインプリント材のパターンを形成する。なお、ここでは光硬化法を採用したインプリント装置を例示するが、熱硬化法を採用してもよい。また、以下の図においては、基板２１上のインプリント材３１に対して照射される紫外線５３の光軸と平行にＸＹＺ座標系におけるＺ軸をとり、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交する方向にＸ軸およびＹ軸をとる。

光照射部５０は、インプリント処理の際、特に基板２１上のインプリント材３１を硬化させる際に、型４１に対して紫外線５３を照射する。光照射部５０は、光源５１と、光源５１から発せられた紫外線５３をインプリントに適切な光に調整し、型４１に照射する照明光学系５２とを含みうる。光源５１は、ハロゲンランプなどのランプ類を採用可能であるが、型４１を透過し、かつ紫外線５３の照射によりインプリント材３１が硬化する波長の光を発する光源であれば、特に限定するものではない。照明光学系５２は、不図示であるが、レンズ、ミラー、アパーチャ、または照射と遮光とを切り替えるためのシャッターなどを含み得る。なお、本実施形態では、光硬化法を採用するために光照射部５０を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、この光照射部５０に代えて、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱源部を設置することとなる。

型４１は、外周形状が矩形であり、基板２１に対向する面には、例えば回路パターンなどの転写すべきパターンが形成されたパターン部４１ａを含む。また、型４１の材質は、紫外線５３を透過させることが可能な材質（例えば石英）とする。さらに、型４１は、紫外線５３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４４（凹部）を有する場合もある。

型保持部４０は、型４１を保持する型チャック４２と、型チャック４２を移動自在に保持する型駆動機構４３と、型４１（パターン部４１ａ）の形状を補正する倍率補正機構４６とを含みうる。型チャック４２は、型４１における紫外線５３の照射面の外周領域を真空吸着力や静電力により引き付けることで型４１を保持し得る。例えば、型チャック４２は、真空吸着力により型４１を保持する場合、外部に設置された不図示の真空ポンプに接続され、この真空ポンプの排気による吸着圧を適宜調整することで、型４１に対する吸着力（保持力）を調整し得る。型駆動機構４３は、型４１と基板２１上のインプリント材３１との接触または分離を選択的に行うように、型４１を移動させる。この型駆動機構４３に採用可能な動力源としては、例えばリニアモーターやエアシリンダーがある。また、型駆動機構４３は、型４１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を有していてもよい。さらに、型駆動機構４３は、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向、またはＺ軸周りの回転方向であるθ方向の位置調整機能や、型４１の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。なお、インプリント装置１０における接触および分離の各動作は、型４１をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、基板保持部２０をＺ軸方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させてもよい。倍率補正機構４６は、型チャック４２における型４１の保持側に設置され、型４１の側面に対して外力または変位を機械的に与えることにより型４１（パターン部４１ａ）の形状を補正する。

基板２１は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板である。この基板２１上の複数のショット領域（パターン形成領域）には、パターン部４１ａによりインプリント材３１のパターン（パターンを含む層）が成形される。なお、一般的には、基板２１がインプリント装置１０に搬入される前に、予め複数のショット領域上には前工程にてパターン（以下「基板側パターン」という）が形成されている。

インプリント材供給部３３は、型保持部４０の近傍に設置され、基板２１上のショット領域（基板側パターン）上にインプリント材３１を供給（配置または塗布）する。なお、インプリント材３１は、例えば、紫外線５３を受光することにより硬化する性質を有する紫外線硬化樹脂であり、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。インプリント材供給部３３は、インプリント材の供給方式としてインクジェット方式を採用し、未硬化状態のインプリント材３１を収容する容器３２を含む。インプリント材供給部３３は、例えば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３１の供給量（吐出量）は、０．１〜１０ｐＬ／滴の範囲で調整可能であり、通常、約２ｐＬ／滴で使用する場合が多い。なお、インプリント材３１の全供給量は、パターン部４１ａの密度および設計上の残膜厚により決定される。インプリント材供給部３３は、制御部１５からの動作指令に基づいて、供給位置や供給量などを制御する。

基板保持部２０は、基板２１を保持し、可動の保持部である。例えば、型４１と基板２１上のインプリント材３１との接触に際し、基板保持部２０により基板２１を移動させることにより、パターン部４１ａとショット領域の基板側パターンとの位置合わせが行われる。この基板保持部２０は、基板２１を吸着力により保持する基板チャック２２と、基板チャック２２を機械的に保持して各軸方向に移動可能とする基板ステージ２３とを有する。基板ステージ２３は、定盤１１上を移動することで基板を移動させる移動機構２３ａを含む。移動機構２３ａは、インプリント材供給位置（第１位置）とインプリント位置（第２位置）との間の経路に沿って、基板を移動させることができる。ここで、インプリント材供給位置（第１位置）とは、インプリント材供給部３３によるインプリント材の供給が行われる位置であり、インプリント材を吐出するノズル等のインプリント材の供給口と対向する位置をいう。また、インプリント位置（第２位置）とは、型４１と基板２１上のインプリント材３１との接触が行われる位置をいう。移動機構２３ａは、インプリントを実行するに際して、基板２１（のショット領域）をインプリント材供給位置に移動させて、インプリント材供給部３３によりインプリント材３１が供給される。移動機構２３ａに採用可能な動力源としては、例えばリニアモーターや平面モーターなどがある。移動機構２３ａ、Ｘ軸および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みうる。さらに、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、基板２１のθ方向の位置調整機能、または基板２１の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。

基板保持部２０は、その側面に、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚの各方向に対応した複数の参照ミラー７１（反射部）を備える。ここで、ωｘ、ωｙ、ωｚはそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りの回転方向を表す。これに対して、インプリント装置１０は、これらの参照ミラー７１にそれぞれビーム７２を照射することで、基板ステージ２３の位置を測定する複数のレーザー干渉計７３（測長器）を備える。なお、図１では、参照ミラー７１とレーザー干渉計７３との１つの組のみが図示されている。レーザー干渉計７３は、基板２１の位置を実時間で計測し、後述の制御部１５は、このときの計測値に基づいて基板２１（基板ステージ２３）の位置決め制御を実行する。なお、このような位置計測機構としては、上記のレーザー干渉計７３の代わりに半導体レーザーを用いたエンコーダなどを採用してもよい。

制御部１５は、インプリント装置１０の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部１５は、例えばコンピュータにより構成され、インプリント装置１０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。なお、制御部１５は、インプリント装置１０の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、インプリント装置１０の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。

定盤１１は、インプリント装置１０全体を支えると共に基板ステージ２３の移動の基準平面を形成している。除振器１２は、定盤１１とフレーム１３との間に設けられ、床からの振動を除去する機能を有する。フレーム１３は、基板２１より上方に位置する構成部分の光源５１から型４１までを支える。アライメントスコープ１４は、基板２１上のアライメントマークを撮像する。制御部１５は、アライメントスコープ１４で得られた画像に基づいてアライメントマークの位置を計測し、その結果に基づいて基板ステージ２３の位置決めを行う。

型チャック４２および型駆動機構４３は、平面方向の中心部（内側）に、光照射部５０から照射された紫外線５３が基板２１に向かって通過可能とする開口領域４７を有する。ここで、型チャック４２（または型駆動機構４３）は、開口領域４７の一部と型４１とで囲まれるキャビティ４４を密閉空間とする光透過部材（例えばガラス板）４５を備える場合もある。この場合、キャビティ４４内の圧力は、真空ポンプなどを含む不図示の圧力調整装置により調整される。この圧力調整装置は、例えば、型４１とインプリント材３１との接触に際して、キャビティ４４内の圧力をその外部よりも高く設定することで、パターン部４１ａを基板２１に向かい凸形に撓ませる。これにより、インプリント材３１に対してパターン部４１ａの中心部から接触させることができ、パターン部４１ａの凹凸パターンにインプリント材３１を隅々まで充填させることができる。

しかしこれだけでは、気泡を閉じ込めることなく凹凸パターンの内部に確実にインプリント材３１を充填させるには不十分である。型４１と基板２１上のインプリント材３１との接触に際して、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間に気泡（大気）が存在すると、インプリント材３１の硬化後、形成されたパターンに未充填欠陥が生じうる。このような未充填欠陥の発生を防止するためには、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間の気体を、少なくともインプリント材３１に対して高可溶性又は高拡散性のいずれか一方の性質を有する気体と置換させるとよい。このような性質を有する気体としては、ヘリウムなどがある。

気体の置換方法として、少なくとも型４１の近傍に配置された気体供給部６０からヘリウムなどの気体を噴出し、型４１の周辺の気体濃度を高める方法が考えられる。気体を一定期間噴出し続けることで、気体自身の持つ拡散効果により、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間をその気体で置換することができる。しかし、このような置換方式では、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間隙の気体濃度が十分に高まるまでに一定の待ち時間が必要となる。一般的なインプリント装置においては、数十秒以上の待ち時間が想定される。そのような待ち時間は生産性に悪影響を与えるため、極力この待ち時間を短縮させる必要がある。待ち時間を短縮する方策としては、例えば、基板ステージ２３の駆動を利用した気体の流れ、すなわちコアンダ効果を利用した置換方式が有効である。

次に、本実施形態における、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間の気体を、第１気体と第２気体との混合気体で置換する方法を説明する。図２（ａ），（ｂ）は、上面より見た気体供給部６０を示した図である。気体供給部６０は、型４１を囲むように配置され気体を供給する複数の供給口を有する。

図２（ａ）の例では、気体供給部６０は、型４１の四方を囲むように配置され第１気体を第１供給口６１ａから供給する第１供給部６１を含む。気体供給部６０は、更に、型４１に関して第１供給口６１ａの外側に配置された第２供給口６２ａから第１気体とは別の気体である第２気体を供給する第２供給部６２を含む。第１供給部６１は、第１供給口６１ａと、第１気体を貯蔵する不図示の第１タンクと、第１タンクと第１供給口６１ａとを接続する不図示の配管とを含みうる。同様に、第２供給部６２は、第２供給口６２ａと、第２気体を貯蔵する不図示の第２タンクと、第２タンクと第２供給口６２ａとを接続する不図示の配管とを含みうる。
ここで、第１気体は、型４１と基板２１上のインプリント材３１との接触により液化する凝縮性気体を含み、第２気体は、インプリント材３１、型４１、および基板２１のうちの少なくとも１つを透過する透過性気体を含みうる。凝縮性気体とは、型４１をインプリント材３１に接触させる際に、パターン部４１ａの凹部にインプリント材３１が進入して凹部に閉じ込められた気体が圧縮されるとき、その圧力上昇によって液化する気体をいう。そのような凝縮性気体としては例えばペンタフルオロプロパンが用いられる。また、第２気体に含まれる透過性気体として、例えばヘリウム、窒素、二酸化炭素、水素、キセノン等が採用されうる。以下の説明では、第１気体としてペンタフルオロプロパンを、第２気体としてヘリウムを使用するものとする。

図２（ｂ）の例では、気体供給部６０は、型４１の側面に沿って配置された複数の供給口を含み、ペンタフルオロプロパンを供給する第１供給口６３とヘリウムを供給する第２供給口６４が交互に配置されている。ペンタフルオロプロパンは、不図示の第１タンクに貯蔵されており、配管６５を介して第１供給口６３に供給される。このように、これら第１タンクと配管６５と第１供給口６３とによって、型４１と基板２１の上のインプリント材３１との間の空間内に第１気体を供給する第１供給部が構成されている。ヘリウムは、不図示の第２タンクに貯蔵されており、配管６６を介して第２供給口６４に供給される。このように、これら第２タンクと配管６６と第２供給口６４とによって、型４１と基板２１の上のインプリント材３１との間の空間内に第２気体を供給する第２供給部が構成されている。第１供給部による第１気体の供給および第２供給部による第２気体の供給は制御部１５によって制御される。

第１供給口６３から供給されたペンタフルオロプロパンと第２供給口６４から供給されたヘリウムが、型４１と基板２１との間の空間で効率よく混合されるように、第１供給口６３と第２供給口６４が配向されるとよい。例えば、互いに隣接する第１供給口６３と第２供給口６４の組において、第１供給口６３から供給されたペンタフルオロプロパンと第２供給口６４から供給されたヘリウムとが交錯するように配向される。

ペンタフルオロプロパンを供給し続けると、気化熱により供給配管等の温度が下がり、ペンタフルオロプロパンを供給することが困難になりうる。そのため、ペンタフルオロプロパンの供給配管等に温調機構を設けてもよい。

ペンタフルオロプロパンの沸点は概ね−１０乃至２３℃、飽和蒸気圧は０．１乃至０．４ＭＰａであるため、配管等の圧力損失によってペンタフルオロプロパンが液化する可能性がある。そのため、ペンタフルオロプロパンの配管径や第１供給口６３の口径を、ヘリウムの配管径や第２供給口６４の口径よりも大きくしておくとよい。

制御部１５は、基板上のインプリント材３１と型４１との間の空間内で第１気体と第２気体との混合が行われるように、第１供給部および第２供給部を制御する。例えば、制御部１５は、インプリント材供給位置とインプリント位置との間の移動経路における基板２１の位置に応じて、第１供給部による第１気体の供給および第２供給部による第２気体の供給を制御する。以下、図３を参照して、制御部１５の制御の下、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間の気体をペンタフルオロプロパンとヘリウムとの混合気体で置換する方法を説明する。図３（ａ）は、インプリント処理における、型４１及び気体供給部６０に対する基板ステージ２３の位置と、気体供給部６０からの気体の供給タイミングを示したものである。なお、気体供給部６０には図２（ａ）の構成を採用している。図３（ｂ）は、図３（ａ）に対応するフローチャートである。

Ｓ１１で、制御部１５は、インプリント材供給部３３を制御して、インプリントを行うショット領域にインプリント材３１を供給する（Ｆ１１）。
Ｓ１２で、制御部１５は、気体供給部６０を制御して、第１供給部６１からペンタフルオロプロパンを供給する。この時点では、第２供給部６２からのヘリウムの供給は行わない（Ｆ１２）。
Ｓ１３で、制御部１５は、移動機構２３ａを制御して、インプリント材３１が配置されたショット領域が型４１の下に来るように基板ステージ２３の移動を開始する。これと同時に、Ｓ１４で、制御部１５は、第２供給部６２からのヘリウムの供給を開始する（Ｆ１３）。基板ステージ２３に関して、図３の例では、一方向への駆動としているが、例えば、矩形やジグザクなど複数方向の駆動としてもよい。複数方向の駆動によって、ペンタフルオロプロパンとヘリウムをより効果的に混合させることができる。また、制御部１５は、基板２１を移動機構２３ａによりインプリント材供給位置からインプリント位置へ移動させている間に、ペンタフルオロプロパンとヘリウムとを時間的に交互に供給することにより混合を促進させてもよい。

ショット領域が型４１の直下に来たところで、制御部１５は、Ｓ１５で、基板ステージ２３の移動を停止するとともに、Ｓ１６で、ペンタフルオロプロパン及びヘリウムの供給を停止する（Ｆ１４）。その後、Ｓ１７で、制御部１５は、接触・分離の動作を実行する。以上のＳ１１〜Ｓ１７の一連の処理が、ショット領域ごとに繰り返し行われる。

Ｓ１２で供給されるペンタフルオロプロパンは、Ｓ１３での基板ステージ２３の移動に伴って、Ｓ１４で供給されるヘリウムと混合される。Ｓ１５では、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間隙は、ペンタフルオロプロパンとヘリウムの混合気体で満たされる。また、ペンタフルオロプロパンとヘリウムの供給量をそれぞれ変えることによって、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間隙のペンタフルオロプロパン濃度を任意に変更することが可能である。

以上のように本実施形態では、事前にペンタフルオロプロパンとヘリウムを混合してから供給するのではなく、別々に供給した後、混合させる方式である。このため、ペンタフルオロプロパンをヘリウムの蒸気圧と同じにするために加熱する必要がない。

なお、本実施形態では、第２供給口６２ａが、型４１に関して第１供給口６１ａの外側に配置されているが（図２（ａ））、第１供給口６１ａと第２供給口６２ａの位置関係が逆になってもよい。

気体供給部６０が図２（ｂ）に示した構成である場合の処理は以下のようになる。
制御部１５は、Ｓ１１で、インプリント材供給部３３を制御して、インプリント材３１を供給し、Ｓ１２で、気体供給部６０の第１供給口６３よりペンタフルオロプロパンを供給する。この時点では、気体供給部６０の第２供給口６４からのヘリウムの供給は行わない。
Ｓ１３で、制御部１５は、インプリント材３１が配置されたショット領域が型４１の下に来るように基板ステージ２３の移動を開始する。これと同時に、Ｓ１４で、制御部１５は、気体供給部６０の第２供給口６４からのヘリウムの供給を開始する。

ショット領域が型４１の直下に来たところで、制御部１５は、Ｓ１５で基板ステージ２３の移動を停止するとともに、Ｓ１６でペンタフルオロプロパン及びヘリウムの供給を停止する。その後、Ｓ１７で、制御部１５は、接触・分離の動作を実行する。以上のＳ１１〜Ｓ１７の一連の処理が、ショット領域ごとに繰り返し行われる。

Ｓ１２で供給されたペンタフルオロプロパンは、Ｓ１３での基板ステージ２３の移動に伴って、Ｓ１４で供給されたヘリウムと混合される。Ｓ１５では、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間隙は、ペンタフルオロプロパンとヘリウムの混合気体で満たされる。上記したように、例えば、互いに隣接する第１供給口６３と第２供給口６４の組において、第１供給口６３と第２供給口６４はそれぞれ、ペンタフルオロプロパンの噴射方向とヘリウムの噴射方向とが交錯するように配向される。そのため、効率よくペンタフルオロプロパンとヘリウムが混合される。また、制御部１５は、基板２１のショット領域のインプリント材供給位置とインプリント位置との間の移動の間に、ペンタフルオロプロパンとヘリウムとの供給を時間的に交互に行うことにより、混合を促進させてもよい。

以上の図３に示された処理をまとめると次のようになる。制御部１５は、インプリント材供給位置とインプリント位置との間の経路に沿ったショット領域が開始する前に第１供給部による第１気体の供給を開始する。その後、制御部１５は、上記経路に沿ったショット領域の移動に伴って第２供給部による第２気体の供給を開始する。そして、制御部１５は、基板２１のインプリント位置への移動の完了に伴い第１供給部による第１気体の供給および第２供給部による第２気体の供給を停止する。

以上の実施形態によれば、同じ温度では蒸気圧の異なるペンタフルオロプロパンとヘリウムとの混合気体を、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間隙に効率的に供給することができる。

＜第２実施形態＞
以下の第２実施形態では、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間の気体をヘリウムで置換した後に、ペンタフルオロプロパンを供給する。以下、図４を参照して、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間の気体をペンタフルオロプロパンとヘリウムとの混合気体で置換する方法を説明する。図４（ａ）は、インプリント処理における、型４１及び気体供給部６０に対する基板ステージ２３の位置と、気体供給部６０からの気体の供給タイミングを示したものである。図４（ｂ）は、図４（ａ）に対応するフローチャートである。

Ｓ２１で、制御部１５は、インプリント材供給部３３を制御して、インプリントを行うショット領域にインプリント材３１を供給する（Ｆ２１）。
Ｓ２２で、制御部１５は、気体供給部６０を制御して、第２供給部６２からヘリウムを供給する。この時点では、第１供給部６１からのペンタフルオロプロパンの供給は行わない（Ｆ２２）。
Ｓ２３で、制御部１５は、移動機構２３ａを制御して、インプリント材３１が配置されたショット領域が型４１の下に来るように基板ステージ２３の移動を開始する。このとき、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間の気体はいったん、ヘリウムで置換される。

その後、Ｓ２４で、制御部１５は、第２供給部６２からのヘリウムの供給を停止し、第１供給部６１からのペンタフルオロプロパンの供給を開始する（Ｆ２３）。ショット領域が型４１の直下に来たところで、制御部１５は、Ｓ２５で、基板ステージ２３の移動を停止するとともに、Ｓ２６で、ペンタフルオロプロパンの供給を停止する（Ｆ２４）。その後、Ｓ２７で、制御部１５は、接触・分離の動作を実行する。以上のＳ２１〜Ｓ２７の一連の処理が、ショット領域ごとに繰り返し行われる。

Ｓ２２で供給されるヘリウムの供給量は、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間隙を高濃度のヘリウムで満たされる量とする。Ｓ２４のペンタフルオロプロパンの供給量を変化させることで型４１と基板２１上のインプリント材３１との間隙のペンタフルオロプロパン濃度を任意に変更することが可能である。

以上のように本実施形態では、事前にペンタフルオロプロパンとヘリウムを混合してから供給するのではなく、別々に供給した後、混合させる方式である。このため、ペンタフルオロプロパンをヘリウムの蒸気圧と同じにするために加熱する必要がない。

以上の図４に示された処理をまとめると次のようになる。制御部１５は、インプリント材供給部３３によりショット領域にインプリント材３１が供給された基板２１を移動機構２３ａによりインプリント位置へ移動させる前に第２供給部による第２気体の供給を開始する。その後で、制御部１５は、基板２１のインプリント位置への移動の開始に伴い第１供給部による第１気体の供給を開始する。このとき第２供給部による第２気体の供給は停止してよい。そして、制御部１５は、基板２１のインプリント位置への移動の完了に伴い第１供給部による第１気体の供給および第２供給部による第２気体の供給を停止する。

以上の実施形態によって、同じ温度で蒸気圧の異なるペンタフルオロプロパンとヘリウムとの混合気体を、型４１と基板２１上のインプリント材３１との間隙に効率的に供給することができる。

＜第３実施形態＞
凝縮性気体は沸点が低い（蒸気圧が低い）ため、気体で供給する場合には加圧すると液化してしまう問題がある。例えばハイドロフルオロカーボン（１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン）の場合、供給圧は室温で５０ｋＰａとなる。

配管の引き回し経路が長い場合や流量が多く圧力損失が大きい場合、加圧すると液化してしまうため、配管の詰まりが発生し、これが気体の状態で供給することの障害になりうる。このため、例えば配管にヒーターを巻き付けて加熱し、配管内部の凝縮性のガスの温度を高くして蒸気圧を上げるなどの措置が必要になる。

配管内の凝縮性気体は常に加圧状態で保たれているため、配管の加熱も常に行う必要があり、消費電力が増大する問題がある。更に、装置の電源をオフした場合、装置への給電が途絶えた場合、あるいは、配管に巻き付けたヒーターが故障した場合、配管の温度が下がり、同時に凝縮性気体の温度も下がり、加圧された状態の凝縮性気体が液化して配管が詰まってしまうという問題がある。

以下では、このような課題に鑑み、配管の加熱を常時行わなくても、配管内の凝縮性気体の液化を防ぎ、凝縮性気体の供給を可能とする技術について説明する。

図５は、本実施形態のインプリント装置１００の構成を示す図である。インプリント装置１００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、基板の上に型のパターンを転写する。インプリント装置１００は、本実施形態では、インプリント材の硬化法として、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。

インプリント装置１００は、型１０３を保持する型ヘッド１０４と、基板１０６を保持するステージ１０７と、インプリント材供給部３３を有する。インプリント装置１００は、更に、圧力によって凝縮する気体（凝縮性気体）を供給する気体供給部１２０と、型１０３と基板１０６の間の空間を排気する排気経路１３０と、制御部１４０とを有する。

型１０３は、基板１０６に対向する面に、基板１０６（に供給された樹脂）に転写すべきパターンが形成されたパターン部１０３ａを有する。型１０３は、例えば、矩形形状の外形を有し、石英などの紫外線を透過する材料で構成される。

型ヘッド１０４は、型１０３を真空吸引力又は静電気力によって保持（固定）する。型ヘッド１０４は、型１０３をｚ軸方向に駆動する駆動機構を含み、基板１０６の上のインプリント材（未硬化樹脂）に型１０３を適切な力で接触させ、基板１０６の上のインプリント材（硬化樹脂）から型１０３を剥離する機能を有する。

基板１０６は、型１０３のパターンが転写される基板であって、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などを含む。

ステージ１０７は、基板１０６を保持する基板チャックと、型１０３と基板１０６との位置合わせ（アライメント）を行うための駆動機構とを含む。かかる駆動機構は、例えば、粗動駆動系と微動駆動系とで構成され、ｘ軸方向及びｙ軸方向に基板１０６を駆動する。また、かかる駆動機構は、ｘ軸方向及びｙ軸方向だけではなく、ｚ軸方向及びθ（ｚ軸周りの回転）方向に基板１０６を駆動する機能や基板１０６の傾きを補正するためのチルト機能を備えていてもよい。

インプリント材供給部３３は、液体状の光硬化型のインプリント材を基板１０６の上に供給（塗布）することで、基板１０６の上に樹脂層ＲＬを形成する。気体供給部１２０は、型１０３と基板１０６（樹脂層ＲＬ）との間の空間に、型１０３を基板１０６の上のインプリント材に接触させたときの圧力によって凝縮する気体（凝縮性気体）を供給する。換言すれば、気体供給部１２０は、型１０３と基板１０６との間の空間における気体を凝縮性気体で置換する。気体供給部１２０は、制御部１４０の制御下において、型１０３を基板１０６の上のインプリント材に接触させたときの圧力によって十分に凝縮される（即ち、未充填欠陥の発生を十分に防止する）ように、凝縮性気体を供給する。気体供給部１２０は、本実施形態では、型１０３と基板１０６との間の空間の近傍に配置された供給口１２５を介して、凝縮性気体を供給する。但し、凝縮性気体の供給方法は、当業界で周知のいかなる方法をも適用することが可能であり、例えば、凝縮性気体を供給するための供給口を型１０３に形成してもよい。また、気体供給部１２０は、型１０３と基板１０６との間の空間だけではなく、装置全体の雰囲気（即ち、インプリント装置１００の各部を収納するチャンバ内）の気体を凝縮性気体で置換してもよい。また、気体供給部１２０から供給される気体は透過性の高い気体（例えばヘリウム）と凝縮性気体を混合した気体を供給してもよい。この透過性ガスは型１０３、基板１０６またはインプリント材の少なくとも１つに対して溶解または拡散する性質を有する。気体供給部１２０の具体的な構成や機能については、後で詳細に説明する。

排気経路１３０は、型１０３と基板１０６の間の空間に気体供給部１２０から供給された凝縮性気体を排気する。例えば、凝縮性気体１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンは地球温暖化係数が９５０（ＣＯ_２＝１）と高く、供給した凝縮性気体が大気中に漏れないようする必要がある。排気経路はインプリント装置１００とは別に設けられた不図示の精製装置に接続され、精製装置で凝縮性気体を取り出し、再利用される。

制御部１４０は、ＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１００の全体（動作）を制御する。制御部１４０は、本実施形態では、インプリント装置１００の各部を制御して、インプリント処理を行う処理部として機能する。インプリント処理とは、基板１０６に供給されたインプリント材に型１０３を接触させた状態で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型１０３を剥離することで基板１０６の上に型１０３のパターンを転写する処理をいう。

ここで、インプリント材供給部３３の具体的な構成や機能について説明する。インプリント材供給部３３は、インプリント材を収納するインプリント材容器１１１と、インプリント材を供給するためのディスペンサ１１３とを含む。インプリント材供給部３３からインプリント材を供給しながらステージ１０７を移動（スキャン移動やステップ移動）させることで、基板１０６（のショット領域）の上にインプリント材を供給することが可能となる。

インプリント材容器１１１は、配管１１２を介して、インプリント材をディスペンサ１１３に供給する。ディスペンサ１１３は、例えば、ノズルをライン状に配列したラインノズルを含み、ピエゾジェット方式やマイクロソレノイド方式などによって、基板１０６に１ピコリットル程度の液滴を均一に滴下する。

本実施形態では、凝縮性気体は、インプリント装置１００の内部の環境下（温度及び圧力）において、通常時に気体として存在し、インプリント処理時に（即ち、型１０３をインプリント材に接触させたときの圧力によって）凝縮する特性を有する。

また、室温（２３℃）における凝縮性気体の蒸気圧が０．０５ＭＰａよりも低い場合には、例えば、配管に生じる小さな圧力差によって凝縮性気体が凝縮し、凝縮性気体の供給量を制御することが困難となる。一方、室温（２３℃）における凝縮性気体の蒸気圧が１ＭＰａよりも高い場合には、室温でインプリント処理を行う際に、凝縮性気体を凝縮させるために必要な圧力が大きくなるため、耐圧力性を有する装置が必要となり、装置が大掛かりになってしまう。従って、凝縮性気体の蒸気圧は、インプリント処理を行う温度において、０．０５ＭＰａよりも高く、且つ、１ＭＰａよりも低いとよい。また、凝縮性気体の蒸気圧は、大気圧（０．１ＭＰａ）付近であると更によいため、０．１ＭＰａよりも高く、且つ、１ＭＰａよりも低いとよい。

また、凝縮性気体は、大気圧（０．１ＭＰａ）において、室温（２３℃）付近で凝縮するとよい。従って、凝縮性気体の沸点は、１５℃以上３０℃以下であるとよい。凝縮性気体の沸点が１５℃よりも低い場合には、インプリント装置１００の内部の温度を制御する温度制御機構が大掛かりになってしまう。一方、凝縮性気体の沸点が３０℃よりも高い場合、凝縮性気体を凝縮させるために、インプリント装置１００の内部の圧力を大気圧から減圧する、あるいは、インプリント装置１００の内部の温度を上げることが必要となり、装置が大掛かりになってしまう。

このような凝縮性気体としては、例えば次のようなものがある。
・室温（２３℃）での蒸気圧が０．１０５６ＭＰａであるトリクロロフルオロメタン（沸点２４℃）
・室温（２３℃）での蒸気圧が０．１４ＭＰａである１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（沸点１５℃）

また、本実施形態における光硬化型のインプリント材は、凝縮性気体が溶解するインプリント材であることが必要である。例えば、アクリル樹脂をベースとする一般的なインプリント用のインプリント材には、凝縮性気体の一例である１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンが溶解する。

例えば、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンは室温（２３℃）での蒸気圧が０．１４ＭＰａとなっているが、気体供給部１２０内において、規定の流量を流すには、加圧する必要がある。しかし、配管やバルブ等の機器の圧力損失により、蒸気圧を超えると液化して配管内が詰まってしまうため、流すことができない問題が発生する。凝縮性気体を液化させずに規定の流量を流す方法について、気体供給部１２０の具体的な構成や機能と合わせて説明する。

凝縮性気体容器１２１には凝縮性気体が加圧され液体の状態で保管されている。本実施形態ではインプリント装置１００内に凝縮性気体容器１２１を構成しているが、工場設備から気体の状態で凝縮性気体を供給してもよい。また、インプリント装置１００の外に凝縮性気体容器１２１を設置して、供給してもよい。

凝縮性気体容器１２１から気化した凝縮性気体はバルブＶＬ１、配管１２２を通りマスフロコントローラ（質量流量計）１２３に供給される。マスフロコントローラ１２３は制御部１４０で制御され、規定流量が流れるように流量を制御する。凝縮性気体はマスフロコントローラ１２３から配管１２２を通り供給口１２５から型１０３と基板１０６の空間に供給される。

配管１２２は温度調整部１２４によって覆われていて、配管１２２を所定に温度に保つことができる。配管１２２を所定の温度に保つことにより、凝縮性気体の温度も所定の温度に保つことができる。１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンを室温（２３℃）より高くすることにより、蒸気圧を０．１４ＭＰａより高くすることができ、気体の状態で所定の流量を流すことが可能となる。

温度調整部１２４は配管１２２の全体を覆ってもよいし、一部を覆ってもよい。また、マスフロコントローラ１２３やバルブＶＬ１、供給口１２５の各機器を覆ってもよい。温度調整部１２４は凝縮性気体が液化する箇所を選択して覆うことが可能である。

インプリント処理を行っていない状態において、凝縮性気体は加圧されたまま、配管１２２内に留まることになる。既述のように、インプリント処理を行っていない状態においても常に温度調整部１２４は配管１２２を加熱し続ける必要があり、消費電力が増大する問題がある。更に、装置の電源をオフした場合、装置への給電が途絶えた場合、あるいは温度調整部１２４が故障した場合においては、配管１２２の温度が下がり、同時に凝縮性気体の温度も下がり、加圧された状態の凝縮性気体は液化してしまう問題がある。

インプリント処理を行っている時は、バルブＶＬ１は開き、バルブＶＬ２とバルブＶＬ３は閉じていて、凝縮性気体容器１２１から凝縮性気体が配管１２２を通りマスフロコントローラ１２３に供給される。インプリント処理を行っていない時は、マスフロコントローラ１２３内のバルブが閉じられ、配管１２２内は加圧状態となる。このとき、バルブＶＬ１を閉じて、バルブＶＬ３を開くことにより、配管１２２内の凝縮性気体は圧力調整器１２７、配管１２８を通り排気経路１３０に排出される。

例えば、装置内の温度が室温（２３℃）と同じ場合、圧力調整器１２７の設定圧力を、大気圧０．１０ＭＰａから０．１４ＭＰａの間に設定すれば、配管１２２内の圧力は１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンの蒸気圧（０．１４ＭＰａ）より低くなる。そのため、温度調整部１２４により配管１２２の加熱を行わなくても、配管１２２内の凝縮性気体は液化しない。温度調整部１２４の加熱を行わないため、装置１００の消費電力を抑えることができる。

圧力調整器１２７の設定圧力は大気圧０．１０ＭＰａから０．１４ＭＰａの間に設定すると述べたが、配管１２２内に大気が入り、大気による汚染を防ぐ観点からは圧力調整器１２７の設定圧力は大気圧０．１０ＭＰａより若干高くすることが望ましい。

装置電源をオフした場合や、装置への給電が途絶えた場合、バルブＶＬ３を非通電時に開く機構となっている場合、配管１２２内の圧力は圧力調整器１２７の設定圧力となり、配管１２２内の凝縮性気体の液化を防止することができる。圧力調整器１２７は設定圧力を一定にしてもよいし、任意に変えることができる機構を有してもよい。また、制御部１４０が装置１００内の温度や配管１２２内の圧力から設定圧力を変えてもよい。圧力調整器１２７は、当業界で周知のいかなる方法をも適用することが可能であり、代表的なものとして、バネの力で弁の開閉する圧力を調整するリリーフバルブがある。

別の方法として、配管１２２を窒素などの不活性ガスでパージする方法について説明する。インプリント処理を行っていない時や、装置の電源を切る場合、バルブＶＬ１とバルブＶＬ３を閉じ、バルブＶＬ２を開く。これにより、パージ気体供給部１２６から窒素などの不活性ガスを供給し、配管１２２内を凝縮性気体から不活性ガスに置換することができる。パージ気体供給部１２６から供給されたパージガスは、配管１２２を通じてマスフロコントローラ１２３に供給される。マスフロコントローラ１２３は制御部１４０で制御され、規定流量が流れる様に流量を制御する。パージガスはマスフロコントローラ１２３から配管１２２を通じて供給口１２５から排出される。ここで、パージガスはマスフロコントローラ１２３の流量をゼロにして、バルブＶＬ３を開き、圧力調整器１２７を通じて、排気経路１３０に排出されるようにしてもよい。

パージガスは窒素などの不活性ガスでもよいし、ＣＤＡ（クリーンドライエア）にしてもよい。

既述の配管１２２内を減圧する方法とパージする方法は、流路切替部（バルブＶＬ１、バルブＶＬ２、バルブＶＬ３）で切り替えることより、装置の稼働状態によって任意に選択することができる。また、装置１００内の温度や配管１２２内の圧力、装置の稼働状態から制御部１４０の下、自動で切り替えるようにしてもよい。

配管１２２内を減圧する方法とパージする方法においては、配管１２２が大気に触れることがないため、クリーン度が維持されうる。また、マスフロコントローラ１２３は流量を制御するとともに非通電時に内部のバルブをクローズする機能を有している。マスフロコントローラ１２３は電源の供給がない場合でも内部のバルブを閉じているため、供給口１２５からの大気の流入を防ぎ、配管１２２の密閉性を保つため、配管１２２のクリーン度を維持することができる。

インプリント装置１００の動作について説明する。インプリント材はインプリント材容器１１１から配管１１２を通り、インプリント材をディスペンサ１１３に供給する。基板１０６上の対象ショット領域（これから型１０３のパターンを転写するショット領域）がディスペンサ１１３の下に位置するようにステージ１０７を移動させ、基板１０６上の対象ショット領域にインプリント材を供給する。これにより、基板１０６上には、インプリント材による樹脂層ＲＬが形成される。

次いで、基板１０６上の対象ショット領域が型１０３の下に位置するようにステージ１０７を移動させ、対象ショット領域に供給されたインプリント材に型１０３を接触させる。この際、型１０３と基板１０６（インプリント材）との間の空間には、気体供給部１２０から凝縮性気体が供給されている。従って、型１０３と基板１０６との間の空間が凝縮性気体に置換された環境下において、型１０３が対象ショット領域に供給されたインプリント材とが接触されることになる。

次に、基板１０６上のインプリント材と型１０３とが接触された状態において、型１０３を介して、基板１０６上のインプリント材に紫外線を照射してインプリント材を硬化させる。次いで、基板１０６上の硬化したインプリント材から型１０３を剥離する。これにより、基板１０６上の対象ショット領域に型１０３のパターンが転写される。

このように、本実施形態のインプリント装置１００によれば、凝縮性気体が配管１２２内で液化することを防ぎ、装置の消費電力を抑えることができる。また、配管１２２内のクリーン度を維持することができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るインプリント装置について説明する。図６は、本実施形態のインプリント装置１０１の構成を示す図である。

本実施形態の特徴は、パージ気体供給部１２６からの供給経路にヒーター１２９を設けること、パージ気体供給部１２６、ヒーター１２９、バルブＶＬ２、バルブＶＬ３がＵＰＳ（無停電電源装置）に接続されることである。なお、本実施形態のインプリント装置１０１の構成は、第３実施形態に係るインプリント装置１００（図５）と同様であるため、各構成要素の符号は、インプリント装置１００と同一とし、説明を省略する。

本実施形態に係るインプリント装置１０１の動作について説明する。装置の電源をオフした場合、装置への給電が途絶えた場合、あるいは温度調整部１２４が故障した場合、配管１２２が加熱されないため、配管１２２内の凝縮性気体が液化する可能性がある。ＵＰＳ（無停電電源装置）に接続されたバルブＶＬ３を開くことにより、配管１２２内の凝縮性気体は圧力調整器１２７を通じて、排出され配管１２２内の圧力を圧力調整器の設定圧力まで下げることができる。

別の方法として、ＵＰＳ（無停電電源装置）に接続されたパージ気体供給部１２６からパージガスを供給し、ヒーター１２９でパージガスを加熱し、バルブＶＬ２を開くことにより配管１２２にパージガスを供給することができる。パージガスをヒーター１２９で加熱することにより、配管１２２内で凝縮性気体が液化した場合でも、液化した凝縮性気体の気化を促し、配管１２２内の詰まりを取り除くことができる。

装置の電源をオフした場合、装置への給電が途絶えた場合、あるいは温度調整部１２４が故障した場合でも、配管１２２内の凝縮性気体が液化を防ぎ、もしくは液化した凝縮性気体を取り除くことができる。更に、装置復旧後、短時間で凝縮性気体を供給することができるため、装置の稼働率を高めることができる。

本実施形態では、装置の電源をオフした場合、装置への給電が途絶えた場合、あるいは温度調整部１２４が故障した場合について記載したが、配管１２２内で凝縮性気体が液化した場合の除去方法としても活用することができる。

インプリント処理を行っている時やインプリント処理を行っていない時の両方において、パージ気体供給部１２６からのパージガスをヒーター１２９で加熱し、配管１２２内に供給することが可能である。ヒーター１２９で加熱されたパージガスは配管１２２、マスフロコントローラ１２３を通り、供給口１２５から排出することができる。また、バルブＶＬ３、圧力調整器１２７、配管１２８を通り排気経路１３０に排出することができる。

これにより、各部の液化した凝縮性気体の気化を促し、短時間で液化した凝縮性気体を除去することができる。

＜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、インプリント用の型等が挙げられる。

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７（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７（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７（ｃ）に示すように、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７（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７（ｅ）に示すように、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（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。

１０：インプリント装置、２０：基板保持部、２１：基板、２３：基板ステージ、３３：インプリント材供給部３３、４０：型保持部、４１：型、５０：光照射部、５２：照明光学系

Claims (11)

1. 基板上のインプリント材に型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、
   第１供給口を含み、前記基板上の前記インプリント材と前記型との間の空間に前記第１供給口から第１気体を供給する第１供給部と、
   第２供給口を含み、前記空間に前記第２供給口から第２気体を供給する第２供給部と、
   前記空間内で前記第１気体と前記第２気体との混合が行われるように、前記第１供給部および前記第２供給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。
2. 前記基板のショット領域に前記インプリント材を供給するインプリント材供給部と、
   前記基板を保持し、前記インプリント材供給部により前記インプリント材の供給が行われる第１位置と前記接触が行われる第２位置との間の経路に沿って前記ショット領域が移動するように可動の保持部と、
   を含み、
   前記制御部は、前記経路に沿って前記ショット領域が移動する場合の前記保持部の位置に応じて、前記第１供給部による前記第１気体の供給および前記第２供給部による前記第２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。
3. 前記第１気体は、前記接触により液化する凝縮性気体を含み、前記第２気体は、前記インプリント材、前記型および前記基板のうちの少なくとも１つを透過する透過性気体を含み、
   前記制御部は、前記経路に沿った前記ショット領域の移動が開始する前に前記第１供給部による前記第１気体の供給を開始し、前記経路に沿った前記ショット領域の移動に伴って前記第２供給部による前記第２気体の供給を開始する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
4. 前記第１気体は、前記接触により液化する凝縮性気体を含み、前記第２気体は、前記インプリント材、前記型および前記基板のうちの少なくとも１つを透過する透過性気体を含み、
   前記制御部は、前記経路に沿った前記ショット領域の移動が開始する前に前記第２供給部による前記第２気体の供給を開始し、前記経路に沿った前記ショット領域の移動に伴って前記第１供給部による前記第１気体の供給を開始する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
5. 前記第１気体は、前記接触により液化する凝縮性気体を含み、前記第２気体は、前記インプリント材、前記型および前記基板のうち少なくとも１つを透過する透過性気体を含み、
   前記制御部は、前記経路に沿った前記ショット領域の移動の間に、前記第１供給部による前記第１気体の供給と前記第２供給部による前記第２気体の供給とを交互に行う、
   ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
6. 前記凝縮性気体は、ペンタフルオロプロパンを含むことを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記透過性気体は、ヘリウム、窒素、二酸化炭素、水素、キセノンを含む複数の気体のうちから選択された気体を含むことを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記第２供給口は、前記型に関して前記第１供給口の外側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記第１供給口と前記第２供給口とは、前記型の側面に沿って交互に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記第１供給口と前記第２供給口とは、前記第１供給口から供給された前記第１気体と前記第２供給口から供給された前記第２気体とが交錯するように配向していることを特徴とする請求項９に記載のインプリント装置。
11. 請求項１乃至１０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基板上にパターンを形成する工程と、
    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製造方法。

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