特許 7410616 平坦化装置、物品の製造方法、平坦化方法及びインプリント装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-26

(45)【発行日】2024-01-10

(54)【発明の名称】平坦化装置、物品の製造方法、平坦化方法及びインプリント装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20231227BHJP

   B29C 59/02 20060101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 502D

B29C59/02 Z

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2019173520

(22)【出願日】2019-09-24

(65)【公開番号】P2021052074

(43)【公開日】2021-04-01

【審査請求日】2022-08-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100223941

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 佳子

(74)【代理人】

【識別番号】100159695

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 七朗

(74)【代理人】

【識別番号】100172476

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 一史

(74)【代理人】

【識別番号】100126974

【弁理士】

【氏名又は名称】大朋 靖尚

(72)【発明者】

【氏名】吉田 智彦

【審査官】今井 彰

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１２－５０７１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６０１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０６４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０５８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３５３８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４３１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００３１１５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７、２１／３０

Ｂ２９Ｃ ５９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面部を有する型を吸着保持する型保持部と、基板を保持する基板保持部と、少なくとも前記型を介して、前記基板の上に供給された光硬化性の組成物に光を照射して、当該組成物を硬化させる露光部と、を有し、前記型の平面部を前記基板の上の組成物に接触させた状態で光を照射させ組成物を硬化させる平坦化装置であって、
前記型と前記型保持部との間の空間領域の気体を吸引する気体吸引部と、
前記空間領域に、前記平坦化装置の周辺雰囲気と同等もしくは周辺雰囲気の温度よりも低い温度の気体を供給する気体供給部と、
前記型が前記型保持部に吸着保持された状態で前記空間領域に気体が供給される温度調整処理が行われるように、前記気体吸引部と前記気体供給部とを制御する制御部とを有することを特徴とする平坦化装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記型保持部で保持された型を前記基板の上の組成物に接触させた状態で光を照射させ硬化させる処理を、前記温度調整処理が開始された後に行われるように制御することを特徴とする請求項１に記載の平坦化装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記型保持部で保持された型を前記基板の上の組成物に接触させた状態で光を照射させ硬化させる処理を、前記型が前記型保持部から外れた状態で行われるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の平坦化処理。

【請求項4】

前記制御部は、前記型が前記型保持部から外れた後も、前記気体供給部から気体が供給されるように制御することを特徴とする請求項３に記載の平坦化装置。

【請求項5】

前記空間領域は、同心円状に複数の領域に区分けされており、
前記気体供給部と前記気体吸引部は、前記複数の領域ごとに前記気体の吸引と前記気体の供給とが同時に行えるように設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の平坦化装置。

【請求項6】

前記空間領域は、前記型保持部に設けられた複数の貫通孔を介して、前記気体の吸引と前記気体の供給を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の平坦化装置。

【請求項7】

前記複数の貫通孔の一部は、前記気体の吸引に用いられ、前記複数の貫通孔の他の一部は、前記気体の供給に用いられることを特徴とする請求項６に記載の平坦化装置。

【請求項8】

前記気体供給部に供給する温度を制御する温度制御部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の平坦化装置。

【請求項9】

前記空間領域は、前記型保持部に設けられた環状の突起が前記型に接することで設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の平坦化装置。

【請求項10】

前記型は、前記露光部からの光を透過する光透過性の材料で設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の平坦化装置。

【請求項11】

前記型保持部は、前記露光部からの光を透過する光透過性の材料で設けられており、
前記露光部は、前記型と前記型保持部とを介して、前記基板の上に供給された光硬化性の組成物に光を照射することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の平坦化装置。

【請求項12】

請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の平坦化装置を用いて、基板を平坦にする工程と、
前記工程で平坦にされた前記基板を加工する工程と、を含み、
前記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。

【請求項13】

平面部を有する型を吸着保持する型保持部と、基板を保持する基板保持部と、を有し、前記型の前記平面部を前記基板の上の組成物に接触させた状態で光を照射して組成物を硬化させる平坦化装置による平坦化方法であって、
前記型を前記型保持部で吸着保持した状態で、前記型と前記型保持部との間の空間領域に、前記平坦化装置の周辺雰囲気と同等もしくは周辺雰囲気の温度よりも低い温度の気体を供給して型の温度調整を行う第１工程と、
前記型と前記基板の上の組成物とを接触させる第２工程と、
少なくとも前記型を介して、前記基板の上に供給された光硬化性の組成物に光を照射して硬化させる第３工程と、
をこの順に行うことを特徴とする平坦化方法。

【請求項14】

前記平坦化装置は、前記空間領域の気体を吸引する気体吸引部と、前記空間領域に気体を供給する気体供給部と、をさらに有し、
前記第１工程は、前記気体吸引部と前記気体供給部とを制御することで行われることを特徴とする請求項１３に記載の平坦化方法。

【請求項15】

前記平坦化装置の前記型保持部には、複数の貫通孔が設けられており、
前記第１工程では、前記複数の貫通孔の一部を介して前記空間領域からの気体の吸引を行い、前記複数の貫通孔の他の一部を介して前記空間領域からの気体の供給を行うことを特徴とする請求項１３または１４に記載の平坦化方法。

【請求項16】

前記第１工程では、前記平坦化装置により平坦化処理される基板に応じて、前記複数の貫通孔を、気体の吸引に用いるか気体の供給に用いるかを切り替えることができることを特徴とする請求項１５に記載の平坦化方法。

【請求項17】

前記第２工程は、前記型が前記型保持部から外されることにより行われることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の平坦化方法。

【請求項18】

パターン領域を有する型を吸着保持する型保持部と、基板を保持する基板保持部と、少なくとも前記型を介して、前記基板の上に供給された光硬化性の組成物に光を照射して硬化させる露光部と、を有し、前記型のパターン領域を前記基板の上の組成物に接触させた状態で光を照射させ組成物を硬化させるインプリント装置であって、
前記型と前記型保持部との間の空間領域の気体を吸引する気体吸引部と、
前記空間領域に、前記インプリント装置の周辺雰囲気と同等もしくは周辺雰囲気の温度よりも低い温度の気体を供給する気体供給部と、
前記型が前記型保持部に吸着保持された状態で前記空間領域に気体が供給される温度調整処理が行われるように、前記気体吸引部と前記気体供給部と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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、平坦化装置、物品の製造方法、平坦化方法及びインプリント装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス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、基板上の未硬化の組成物を型で成形して硬化させ、基板上に組成物のパターンを形成する微細加工技術が注目されている。かかる技術は、インプリント技術と呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細なパターンを形成することができる。

【0003】

インプリント技術の１つとして、例えば、光硬化法がある。光硬化法を採用したインプリント装置は、基板上のショット領域に供給された光硬化性の組成物を型で成形し、光を照射して組成物を硬化させ、硬化した組成物から型を引き離すことで、基板上にパターンを形成する。

【0004】

また、このような半導体デバイスの製造工程においては、種々のパターンが形成された基板上を平坦化することも求められる。一般的な平坦化技術としては、スピンコーターなどの塗布装置を用いて基板上に塗布膜を形成することで平坦化することが知られている。しかしながら塗布装置を用いた手法では、基板上の段差をナノスケール単位で制御することは困難である。

【0005】

そのため、近年では、インプリント技術を用い、基板上に光硬化性の組成物を基板の段差に応じて滴下し、滴下した組成物の上に型の平面部を接触させ、接触させた状態で紫外線などを照射して硬化させることで平坦化する技術が提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】米国特許第９５２９２７４号明細書

【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に開示の方法では、光硬化に用いられる照射光は、平面部を有する型を透過したのちに組成物に照射されるため、型が照射光のエネルギーを吸収し、温度が上昇してしまう可能性がある。また、このような光硬化性の組成物は温度により粘性が変化する特性があることから、平坦化処理の際に型の影響で組成物の温度が変化すると平坦化の精度に影響が出ることが懸念される。

【0008】

そこで、本発明は、平坦化処理の際に型による組成物の温度変化を抑制し、基板上の組成物を平坦化するために有利な技術を提供することを目的としている。

【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、本発明は、平面部を有する型を吸着保持する型保持部と、基板を保持する基板保持部と、少なくとも前記型を介して、前記基板上に供給された光硬化性の組成物に光を照射して硬化させる露光部と、を有し、前記型の平面部を前記基板上の組成物に接触させた状態で光を照射させ組成物を硬化させる平坦化装置であって、前記型と前記型保持部との間の空間領域の気体を吸引する気体吸引部と、前記空間領域に、前記平坦化装置の周辺雰囲気と同等もしくは周辺雰囲気の温度よりも低い温度の気体を供給する気体供給部と、前記型が前記型保持部に吸着保持された状態で前記空間領域に気体が供給される温度調整処理が行われるように、前記気体吸引部と前記気体供給部とを制御する制御部とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、型を吸着保持しつつも気体を供給することで、型の温度を調整することができ、平坦化処理の際に型による組成物の温度変化を抑制することができるため、基板上の組成物を平坦化するのに有利な技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】平坦化装置の構成を示す概略図である。

【図2】平坦化処理の概要を説明するための図である。

【図3】（ａ）型保持部の平面図である。（ｂ）型保持部のＡ－Ａ‘断面図である。（ｃ）型を保持している状態の型保持部のＡ－Ａ‘断面図である。（ｄ）型を保持している状態の型保持部のＢ－Ｂ’断面図である。

【図4】第１の実施形態に係る型保持部とガス供給部と真空吸引ポンプ等との接続状態を説明する概略図である。

【図5】平坦化装置における型のロードおよびアンロードを含む、装置の一連の流れを説明するためのフローチャートである。

【図6】図５のＳ３に示す平坦化処理の流れを説明するためのフローチャートである。

【図7】空間領域Ｚｏｎｅ１に相当する箇所の圧力変化を示す図である。

【図8】第２の実施形態に係る型保持部とガス供給部と真空吸引ポンプ等との接続状態を説明する概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

（第１の実施形態）
図１は、平坦化装置１００の構成を示す概略図である。平坦化装置１００は、型１１（モールド、テンプレート）を用いて基板１上の組成物を成形する成形装置で具現化され、本実施形態では、基板上の組成物を平坦化する。平坦化装置１００は、基板上の組成物と型とを接触させた状態で組成物を硬化させ、硬化した組成物と型を引き離すことで基板上に組成物の大局的又は局所的な平坦面を形成する。

【0014】

基板１は、シリコンウエハが代表的な基材であるが、これに限定されるものではない。基板１は、アルミニウム、チタン－タングステン合金、アルミニウム－ケイ素合金、アルミニウム－銅－ケイ素合金、酸化ケイ素、チッ化ケイ素等の半導体デバイス用基板として知られているものの中からも任意に選択することができる。なお、基板１には、シランカップリング処理、シラザン処理、有機薄膜の成膜、等の表面処理により密着層を形成し、硬化性組成物との密着性を向上させた基板を用いてもよい。なお、基板１は、典型的には、直径３００ｍｍの円形であるが、これに限定されるものではない。

【0015】

型１１としては、光照射工程を考慮して光透過性の材料で構成された型を用いる。型１１を構成する材料の材質としては、具体的には、ガラス、石英、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネート樹脂等の光透明性樹脂、透明金属蒸着膜、ポリジメチルシロキサン等の柔軟膜、光硬化膜、金属膜等が好ましい。なお、型１１は、３００ｍｍよりも大きく、５００ｍｍよりも小さい直径の円形が好ましいが、これに限られない。また、型１１の厚さは、好適には、０．２５ｍｍ以上２ｍｍ未満であるが、これに限られない。

【0016】

組成物（平坦化処理剤）としては、光照射工程を考慮して光硬化性を有するＵＶ硬化性液体を用いるとよい。典型的にはアクリレートやメタクリレートのようなモノマーのような液状の有機材料を用いることができる。

【0017】

平坦化装置１００は、基板チャック２（基板保持部）、基板ステージ３、ベース定盤４、支柱５、天板６、ガイドバープレート７、ガイドバー８、型駆動部９、支柱１０、型チャック１２、ヘッド１３と、アライメント棚１４を有する。また、平坦化装置１００は、液滴供給部２０、オフアクシスアライメント（ＯＡ）スコープ２１、基板搬送部２２、アライメントスコープ２３、光源２４、ステージ駆動部３１、型搬送部３２、洗浄部３３を有する。さらに、平坦化装置１００は、入力部３４、ガス制御部４０、温度制御部４１、制御部２００を有する。基板チャック２及び基板ステージ３は、基板１を保持する基板保持部を構成し、型チャック１２及びヘッド１３は、型１１を保持する型保持体を構成する。ここでは、水平面をＸＹ平面とし、鉛直方向をＺ軸方向とするようにＸＹＺ座標系が定義されている。

【0018】

図１を参照するに、基板１（ウェハ）は、搬送ハンドなどを含む基板搬送部２２によって、平坦化装置１００の外部やウェハが格納された格納箱から搬入され、基板チャック２に保持される。基板ステージ３は、ベース定盤４に支持され、基板チャック２に保持された基板１を所定の位置に位置決めするために、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に駆動される。ステージ駆動部３１は、例えば、リニアモータやエアシリンダなどを含み、基板ステージ３を少なくともＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動する（移動させる）が、基板ステージ３を２軸以上の方向（例えば、６軸方向）に駆動する機能を有していてもよい。また、ステージ駆動部３１は、回転機構を含み、基板チャック２又は基板ステージ３をＺ軸方向に平行な軸周りに回転駆動する（回転させる）。

【0019】

型１１は、搬送ハンドなどを含む型搬送部３２によって、平坦化装置１００の外部や型が格納された格納箱から搬入され、型チャック１２（型保持部とも称する）に保持される。型１１は、例えば、円形又は四角形の外形を有し、下面に平面部１１ａを含む。平面部１１ａは、基板上の組成物に接触して基板１の表面形状に倣うような剛性を有する。平面部１１ａは、基板１と同じ大きさ、又は、基板１よりも大きい大きさを有する。型チャック１２は、ヘッド１３に支持され、型１１のＺ軸周りの傾きを補正する機能を有する。型チャック１２及びヘッド１３のそれぞれは、光源２４からコリメータレンズを介して照射される光（紫外線）を通過させる開口を含む。また、型チャック１２又はヘッド１３には、基板上の組成物に対する型１１の押し付け力（押印力）を計測するためのロードセルが配置されている。また、型チャック１２が光照射工程を考慮して光源２４からの光を透過する光透過性の材料で設けることができる場合には、型チャック１２に開口を設けずに、型チャック１２と型１１を介して組成物に光源２４からの光を照射することができる。

【0020】

ベース定盤４には、天板６を支持する支柱５が配置されている。ガイドバー８は、天板６を貫通し、一端がガイドバープレート７に固定され、他端がヘッド１３に固定される。型駆動部９は、ガイドバー８を介して、ヘッド１３をＺ軸方向に駆動して、型チャック１２に保持された型１１を基板上の組成物に接触させたり、基板上の組成物から引き離したりする機構である。また、型駆動部９は、ヘッド１３をＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動する（移動させる）機能、及び、型チャック１２又はヘッド１３をＺ軸方向に平行な軸周りに回転駆動する機能を有する。

【0021】

アライメント棚１４は、支柱１０を介して天板６に懸架される。アライメント棚１４には、ガイドバー８が貫通している。また、アライメント棚１４には、例えば、斜入射像ずれ方式を用いて、基板チャック２に保持された基板１の高さ（平坦度）を計測するための高さ計測系（不図示）が配置されている。

【0022】

ＯＡスコープ２１は、アライメント棚１４に支持される。ＯＡスコープ２１は、基板１の複数のショット領域に設けられたアライメントマークを検出し、複数のショット領域のそれぞれの位置を決定するグローバルアライメント処理に用いられる。

【0023】

アライメントスコープ２３は、基板ステージ３に設けられた基準マークと、型１１に設けられたアライメントマークとを観察するための光学系及び撮像系を含む。但し、型１１にアライメントマークが設けられていない場合には、アライメントスコープ２３がなくてもよい。アライメントスコープ２３は、基板ステージ３に設けられた基準マークと、型１１に設けられたアライメントマークとの相対的な位置を計測し、その位置ずれを補正するアライメントに用いられる。アライメントスコープ２３によって型１１と基板ステージ３との位置関係を求め、ＯＡスコープ２１によって基板ステージ３と基板１との位置関係を求めることで、型１１と基板１との相対的なアライメントを行うことができる。

【0024】

液滴供給部２０は、基板１に未硬化（液状）の組成物を吐出する吐出口（ノズル）を含むディスペンサで構成され、基板上に組成物の液滴を滴下して配置（供給）する。液滴供給部２０は、例えば、ピエゾジェット方式やマイクロソレノイド方式などを採用し、基板上に微小な容積の液滴状の組成物を供給することができる。また、液滴供給部２０における吐出口の数は、限定されるものではなく、１つ（シングルノズル）であってもよいし、１００を超えてもよい。即ち、リニアノズルアレイでもよいし、複数のリニアノズルアレイを組み合わせてもよい。

【0025】

洗浄部３３は、型１１が型チャック１２に保持された状態で、型１１を洗浄する（クリーニングする）。洗浄部３３は、基板上の硬化した組成物から型１１を引き離すことによって、型１１、特に、平面部１１ａに付着した組成物を除去する。洗浄部３３は、例えば、型１１に付着した組成物を拭き取ってもよいし、ＵＶ照射、ウェット洗浄、プラズマ洗浄などを用いて型１１に付着した組成物を除去してもよい。

【0026】

ガス制御部４０は、型保持部１２に型１１を真空吸着させたり、型チャック１２と型１１の間の空間領域への冷却ガスの供給制御に用いられる。具体的にはガス制御部４０は、真空吸引ポンプ５３、ガス供給部５４、真空吸引用の流量調整機構５１、冷却ガス供給用の流量調整機構５２で構成されている。温度制御部４１は、型保持部１２に供給される冷却ガスの温度制御を行う。

【0027】

制御部２００は、ＣＰＵや他のプロセッサ、ＦＰＧＡなどの処理部や、メモリなどの記憶部を含み、平坦化装置１００の全体を制御し、平坦化装置１００の各部を統括的に制御して平坦化処理および温度調整処理を行う処理部として機能する。ここで、平坦化処理とは、型１１の平面部１１ａを基板上の組成物に接触させて平面部１１ａを基板１の表面形状に倣わせることで組成物を平坦化する処理である。温度調整処理は、ガス制御部４０、温度制御部４１を用いて行われる型の温度調整を行う処理である。なお、平坦化処理は、一般的には、ロット単位で、即ち、同一のロットに含まれる複数の基板のそれぞれに対して行われる。

【0028】

次に、図２（ａ）乃至図２（ｃ）を参照して、温度調整処理および平坦化処理について概要を説明する。ここでは、基板全面上に組成物を滴下して、その組成物と型を接触させて、組成物を平坦化させる処理について説明するが、基板の一部の領域上の組成物と型を接触させて、組成物を平坦化させてもよい。

【0029】

まず、図２（ａ）に示すように、下地パターンが形成されている基板１に対して、液滴供給部２０から組成物ＩＭの複数の液滴を滴下する。図２（ａ）は、基板上に組成物ＩＭを供給し、型１１を接触させる前の状態を示している。次いで、図２（ｂ）に示すように、基板上の組成物ＩＭと型１１の平面部１１ａとを接触させる。図２（ｂ）は、型１１の平面部１１ａが基板上の組成物ＩＭにすべて接触し、型１１の平面部１１ａが基板１の表面形状に倣った状態を示している。そして、図２（ｂ）に示す状態で、光源２４（露光部）から、少なくとも型１１を介して、基板上の組成物ＩＭに光を照射して組成物ＩＭを硬化させる。次に、図２（ｃ）に示すように、基板上の硬化した組成物ＩＭから型１１を引き離す。これにより、基板１の全面で均一な厚みの組成物ＩＭの平坦化層を形成することができる。図２（ｃ）は、基板上に組成物ＩＭの平坦化層が形成された状態を示している。

【0030】

ところで組成物の硬化処理では、上述のように光源２４からの光が、当該光を透過する材料で設けられた型１１を透過して組成物に照射されるが、型１１の材料の透過率は１００％ではないため、一部エネルギーを吸収し型の温度が上昇してしまう。また組成物は光を吸収して重合して硬化する際には発熱するため、組成物に接している型１１は、さらに温度が上昇することになる。そのため、平坦化処理を、ロットを構成する複数の基板に対して繰り返し行うような場合には、型１１の温度が周辺雰囲気の温度よりも高温となるという現象が生じる。

【0031】

一方、組成物は使用される温度が変化すると粘度が変化する。そのため、周辺雰囲気の温度よりも高温の型１１が接触すると、その熱で粘度が変化し、平坦化層となる組成物ＩＭの厚みや表面形状に複数のウェハ間のばらつきや、または、１枚のウェハ面内ばらつきが出てしまい、平坦化処理の精度が悪くなることが懸念される。

【0032】

このような問題を解決するために、本実施形態の平坦化装置では、組成物に接触する型１１を冷却ガスで冷却する温度調整処理を行い型の温度を調整することで、組成物の粘度が極力変化しない状態で平坦化処理が行われるように制御する。

【0033】

図３、４を参照して、本実施形態における平坦化装置１００の型１１の温度調整処理に用いられる構成について説明する。図３（ａ）は、本実施形態の平坦化装置１００の型保持部１２の平面図である。図３（ｂ）は、型保持部のＡ－Ａ‘断面図である。図３（ｃ）は、型を保持している状態の型保持部のＡ－Ａ‘断面図である。図３（ｄ）は、型を保持している状態のＢ－Ｂ’断面図である。図４は、本実施形態に係る型保持部１２の貫通孔４９と真空吸引ポンプ５３とガス供給部５４との接続状態を説明する概略図である。

【0034】

型保持部１２の型１１を吸着する側の面には、同心円状に配置された環状の複数の突起部（リブ）１２０１，１２０２，１２０３が設けられている。この突起部が型１１と接することにより、図３（ｃ）に示すように、型保持部１２と型１１との間に複数の空間領域を構成する吸着領域が同心円状に設けられる。つまり型保持部１２と型１１との間の空間領域は、複数の突起部１２０１，１２０２，１２０３により、区分けされており、中心から順に領域Ｚｏｎｅ３、領域Ｚｏｎｅ２、領域Ｚｏｎｅ１が互いに隣接して構成される。また型保持部１２には、それぞれの領域ごとに少なくとも２つの貫通孔４９ａ、４９ｂが設けられており、一方の貫通孔４９ａはガス供給部５４につながる配管５０ａと、他方の貫通孔４９ｂは真空吸引ポンプ５４（真空源）につながる配管５０ｂに接続されている。これにより、それぞれの空間領域は、真空吸引と冷却ガスの供給とが同時にできるように設けられている。なお、図３の例では、型保持部１２は、３つの領域に区分けされている構成を示したが、区分数は適宜変更してもよく、また領域の大きさも適宜変更してもよい。

【0035】

次に、図４を用いて本実施形態の温度制御処理を行う構成について説明する。図４では、図３（ａ）のＺｏｎｅ１部分の型保持部１２の貫通孔４９と真空吸引ポンプ５３とガス供給部５４等との接続状態のみを示し、Ｚｏｎｅ２およびＺｏｎｅ３については省略しているが同様の仕組みで設けることができる。貫通孔４９ａに接続される配管５０ａは、空間領域を真空吸引し、型１１を吸着するために用いられる真空吸引ポンプ５３に接続されており、貫通孔４９ｂに接続される配管５０ｂは、空間領域に冷却ガスを供給することができるガス供給部５４に接続されている。ガス供給部５４から供給される冷却ガスとしては、例えばクリーンドライエア、窒素、アルゴン、ヘリウムなどを用いることができる。

【0036】

配管５０ａの経路内には、真空吸引ポンプ５３からの吸引圧の遮断や流量を調整することができる流量調整機構５１が設けられており、配管５０ｂの経路内には、ガス供給部５４からのガスの遮断や流量を調整する流量調整機構５２が設けられている。このような流量調整機構５１、５２には、電磁弁とレギュレータ、またはマスフローコントローラを用いることができる。すなわち本実施形態においては、真空吸引ポンプ５３と流量調整機構５１により、空間領域の気体を吸引する気体吸引部が構成されておりガス制御部４０がこれらの少なくとも一方を制御することで、空間領域の気体吸引を制御することができる。さらに、ガス供給部５４と流量調整機構５２により、空間領域に気体を供給する気体供給部が構成されておりガス制御部４０がこれらの少なくとも一方を制御することで、空間領域のガス供給を制御することができる。なお、以下のフローチャートでは、流量調整機構で制御する例を用いて説明するが、真空吸引ポンプ５３とガス供給部５４で気体の吸引と供給を制御できれば、流量調整機構を設けなくともよい。

【0037】

さらに、配管５０ｂの経路内には、配管内を流れる冷却ガスの温度を調整するための温度制御部４１が設けられている。冷却ガスとして用いられる気体は、液体に比べると比熱が小さいため、温度制御部４１はできるだけ冷却対象物（型１１）の近傍に配置することが好ましく、少なくとも流量調整機構５２よりは貫通孔４９ｂに近い側に配置されることが好ましい。また、配管５０ａおよび５０ｂは、隣り合うように配置することで配置領域を削減するとともに、真空吸引およびガス供給の流れを良くすることができる。

【0038】

温度制御部４１は、型１１の温度を平坦化装置１００が配置されている周辺雰囲気の温度に冷却できるように冷却ガスの温度を制御するが、平坦化装置内で結露等が生じないように、周辺雰囲気と同等もしくは３℃～７℃程度低い温度に温度制御することが好ましい。なお、温度制御部４１は必須の構成ではなく、型保持部１２に供給される冷却ガスが、平坦化装置１００が配置されている周辺雰囲気の温度程度となっていれば設けなくともよい。

【0039】

次に、図５、６を参照して本実施形態の平坦化装置１００における型の温度調整が行われた状態で平坦化処理が行われる流れを説明する。図５は、平坦化装置における型のロードおよびアンロードを含む、装置の一連の流れを説明するためのフローチャートである。図６は、図５のステップＳ３に示す平坦化処理の流れを説明するためのフローチャートである。これらの温度調整処理および平坦化処理は、上述したように制御部２００が平坦化装置１００の各部を統括的に制御することで行われる。また、図７に各処理時のＺｏｎｅ１内部の圧力変化を示す。

【0040】

ステップＳ１では、制御部２００は、型搬送部３２で型１１を平坦化装置１００内の型保持部１２に搬送するように制御する（ロード）。

【0041】

ステップＳ２では、制御部２００は、ガス制御部４０に流量調整機構５１を制御させ、真空吸引ポンプ５３で型１１と型保持部１２との間の空間領域に吸引圧を発生させ、型１１を型保持部１２に真空吸着させる。このとき具体的にはガス制御部４０は、流量調整機構５１により配管５０ａの流路を開き、流量調整機構５２は配管５０ｂの流路を閉じたままとする。なお、不図示ではあるが真空吸着される順番はＺｏｎｅ３から開始され、最後にＺｏｎｅ１が吸着されるように制御されることが好ましい。このような順番で真空吸着されることにより、型１１を型保持部１２に撓みなく保持させることができる。

【0042】

ステップＳ３では、制御部２００は、図６を用いて後述する平坦化処理を行う。

【0043】

ステップＳ４では、制御部２００は、洗浄部３３によって型保持部１２に保持されている型１１の洗浄を行う（即ち、型１１の平面部１１ａの付着した組成物を除去する）。

【0044】

ステップＳ５では、制御部２００は、型搬送部３２で型１１を平坦化装置１００内の型保持部１２から搬出するように制御する（アンロード）。

【0045】

次に図６を用いてステップ３の各処理を説明する。ステップＳ１１では、制御部２００は、型１１の温度制御を開始する。具体的にはガス制御部４０は流量調整機構５１と流量調整機構５２を制御し、型１１を型保持部１２に吸着保持状態が維持されるように真空吸引ポンプ５３で型１１と型保持部１２との間の空間領域を吸引しつつ、ガス供給部５４から冷却ガスを空間領域に供給する。このとき各空間領域Ｚｏｎｅの内部の圧力は、型１１が型保持部１２から落下せずに保持できる程度の負圧となるようにガス制御部４０は制御する。そして、この状態を一定時間維持することで、型１１を所望の冷却状態にまで冷却することができる。また、基板処理枚数が進むにつれて型の温度は上昇していく傾向があることから、この維持時間を基板処理枚数が進むにつれて長くなるように調整してもよい。なお、本処理はステップＳ１２の前に完了している必要はなく、ステップＳ１５の加圧処理が開始されるまでに完了していればよい。このように吸着を維持しながら冷却ガスを供給させることで、型１１の温度を効率的に調整することができる。

【0046】

ステップＳ１２では、制御部２００は、基板搬送部２２に、処理対象の基板１を平坦化装置１００に搬入させ、かかる基板１をチャック２に保持させる。

【0047】

ステップＳ１３では、制御部２００は、液滴供給部２０にステップＳ１２で搬入された基板上に組成物を供給する。

【0048】

ステップＳ１４では、制御部２００は、型駆動部９によりヘッド１３のＺ軸方向を駆動させ、基板１上の組成物の押印位置へ型１１を移動させる。

【0049】

ステップＳ１５乃至Ｓ１７では、制御部２００はガス制御部４０に流量調整機構５１，５２を制御させ、ガス供給部５４からのガス供給量を増やすとともに真空吸引ポンプ５３からの吸引圧を減らして、型１１と型保持部１２との間の空間領域を加圧する。このとき、型１１の中心部である空間領域Ｚｏｎｅ３から順に負圧から正圧として型１１を凸形状に変形させる。これにより型１１の中央部から最初に型保持部１２から離れ、型１１を組成物に接触させることができ、撓みなく組成物に接触させることができる。なお、図７に占めす例では、型１１に圧力を加え凸状態の形状とさせるステップＳ１５からステップＳ１７に至るまでＺｏｎｅ１の同じ冷却ガスの供給量で温度制御を行っているが、Ｚｏｎｅ１の面積によっては、型１１の吸着を維持できない可能性がある。その場合には、冷却ガスの供給量を調整し、ステップＳ１５，１６の間に型１１が型保持部１２から離れてしまわないように負圧の程度を調整し、ステップＳ１７のタイミングで型１１が離れるように調整することが好ましい。

【0050】

ステップＳ１８では、制御部２００は、型１１の平面部１１ａと組成物が接触した状態で、光源１（露光部）からの光を、少なくとも型１１を介して組成物に照射し、組成物を硬化させる。型チャック１２が型１１と同様に光透過性の材料（透明材料）で構成されている場合には、型チャック１２と型１１を介して組成物に光源２４からの光を照射し、組成物を硬化させる。なお、ステップＳ１８の間も、制御部２００は、ガス制御部４０にガス供給部５４からの冷却ガスを供給させ続け、型保持部１２から離れた状態でも型１１を冷却させるようにしてもよい。これにより、露光時に生じる型１１の温度上昇を低減させることができる。

【0051】

ステップＳ１９では、制御部２００は、ガス制御部４０を制御しガス供給部５４からの冷却ガスの供給を停止するとともに、真空吸引ポンプ５３からの吸引圧を増やし、型１１と型保持部１２との間を減圧させる。さらにステップＳ２０で制御部２００は、型駆動部９によりヘッド１３のＺ軸方向をＤＯＷＮ駆動し、型１１を型保持部１２に真空吸着させる。

【0052】

ステップＳ２１では、制御部２００は、型１１が型保持部１２に真空吸着されている状態で、型駆動部９によりヘッド１３のＺ軸方向をＵＰ駆動し、基板１上の硬化された組成物から型１１を離型させる。

【0053】

ステップＳ２２では、制御部２００は、処理した基板１を搬位置に移動させ、基板搬送部２２に搬出させる。そしてステップＳ２３では、制御部２００は、平坦化処理する基板が残っているか判断し、全ての基板の処理が完了していない場合にはＳ１１に戻り処理を継続する。一方、全ての基板の処理が完了している場合には、平坦化処理を完了する。

【0054】

なお、ステップＳ２０で型１１が型保持部１２で保持された後は、基板の搬出処理／次の基板の搬入処理が完了する前であっても、Ｓ１１の型１１の温度制御を開始してもよい。

【0055】

以上のように、本実施形態においては、平坦化処理のために型１１を組成物に接触させるまえに、型１１の温度が冷却されるように冷却ガスを供給して型の温度変化を抑制している。これにより、基板１上の組成物を平坦化させるために型を組成物に接触させた際に、組成物の粘度変化が生じることを抑制でき、平坦化の精度を信頼性高く保つことができる。

【0056】

（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態とは異なる型保持部１１の貫通孔とガス供給部と真空吸引ポンプとの接続例を示す。それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【0057】

図８は、本実施形態に係る型チャックの貫通孔とガス供給部と真空吸引ポンプ等との接続状態を説明する概略図である。第１の実施形態では、配管５０ａは真空吸引ポンプ５３にのみ接続され、配管５０ｂはガス供給部５４にのみ接続されていたが、本実施形態は配管５０ａ、５０ｂのいずれもが真空吸引ポンプ５３およびガス供給部５４に接続されている。

【0058】

このように設けることで、配管５０ａをガス供給用に用いて配管５０ｂを真空吸引に用いる場合と、配管５０ｂをガス供給用に用いて配管５０ａを真空吸引に用いる場合とを、ガス制御部４０により切り替え制御を行うことができる。つまりロット内の複数の基板を処理する際に、基板ごとに方向を切り替えることで空間領域内の冷却ガスの流れを切り替えることができ、型１１の冷却をより効率的に行うことができる。これにより、基板１上の組成物を平坦化させるために型を組成物に接触させた際に、組成物の粘度変化が生じることを抑制でき、平坦化の精度を信頼性高く保つことができる。

【0059】

なお、第１および第２の実施形態では、複数の空間領域に対して同一の温度調整制御を行う例を用いて説明した。しかし、型１１は中心部が熱くなりやすい傾向があるため、中心領域Ｚｏｎｅ３を他の領域Ｚｏｎｅ２、１よりガス流量を増やしたり、冷却ガスの温度を下げたりしてより冷却されやすくするように制御を分けてもよい。

【0060】

また、第１および第２実施形態では、同一のロットに含まれる全ての基板１に対する平坦化処理が終了し、平坦化装置１００から型１１を搬出する前に型１１を洗浄しているが、これに限定されるものではない。例えば、同一のロットに含まれる全ての基板１に対して平坦化処理が終了していなくても、型１１と処理対象の基板１とを相対的に駆動する回数が規定回数に達したら、型１１を洗浄するようにしてもよい。また、型１１の平面部１１ａにおけるインプリント材の付着状態を検出する検出部を平坦化装置１００が備えている場合には、検出部の検出結果に応じて、型１１を洗浄するようにしてもよい。

【0061】

また、第１および第２の実施形態では光硬化方式について記載しているが、熱硬化方式にも適用しうる。また、第１および第２の実施形態では、平坦化領域を有する型を用いて平坦化処理する平坦化装置を用いて説明したが、パターン領域を有する型を基板上の組成物に接触させてインプリント処理するインプリント装置においても適用することが可能である。その場合には、基板（ウェハ）のサイズとほぼ同等サイズの型を、基板の組成物に接触させて露光するような、ウェハ全面に対して一括インプリント処理を行うインプリント装置において実施することで同様の効果を得ることができる。

【0062】

（物品製造方法）
次に、前述の平坦化装置又は平坦化方法を利用した物品（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、カラーフィルタ、ＭＥＭＳ等）の製造方法を説明する。当該製造方法は、前述の平坦化装置を使用して、基板（ウェハ、ガラス基板等）に配置された組成物と型を接触させて平坦化させ、組成物を硬化させて組成物と型を離す工程とを含む。そして、平坦化された組成物を有する基板に対して、リソグラフィ装置を用いてパターンを形成するなどの処理を行う工程と、処理された基板を他の周知の加工工程で処理することにより、物品が製造される。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。

【0063】

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】

【0064】

１１ 型
１２ 型保持部
４０ ガス制御部
４１ 温度制御部
４９ 貫通孔
５３ 真空吸引ポンプ
５４ ガス供給部
１００ 平坦化装置
２００ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】