JP7665378B2

JP7665378B2 - 成形装置、成形方法、および平坦化方法

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Publication number: JP7665378B2
Application number: JP2021059050A
Authority: JP
Inventors: 正幸田邉; 啓子千葉; 敬司山下; 啓太酒井; 俊樹伊藤; 直樹清原
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Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2025-04-21
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Description

本発明は、成形装置、成形方法、特に基板表面を平坦化する装置および平坦化方法に関する。

半導体デバイス製造のためのフォトリソグラフィ工程においては、基板表面を高度に成形すること、特に凹凸のない平坦面を成形（平坦化）することが必要とされる。例えば、近年注目されているフォトリソグラフィ技術である極端紫外線露光技術（ＥＵＶ）においては、微細化に伴って投影像が結像される焦点深度が浅くなるため、フォトレジストが付与される基板表面の凹凸は４ｎｍ以下に抑える必要がある。

また、別のフォトリソグラフィ技術であるナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）技術においても、充填性や線幅精度向上のために、ＥＵＶと同程度の平坦度が要求される。

半導体産業において、最も一般的な平坦化技術は、化学的および機械的研磨（ＣＭＰ）である。主に金属や誘電体のような硬い材料を平坦化するために開発されたＣＭＰにはいくつかの欠点がある。有機化合物のような柔らかい材料にＣＭＰを適用するためには、高価で厳密なプロセス制御が必要となり、実用は困難である。また、数μｍより広い凹部においては、研磨によるへこみが発生するという問題も生じる。

別の平坦化技術として、特許文献１のような、基板の面とテンプレートの間に重合可能なインプリント材（硬化性組成物）の液滴を吐出（ディスペンス）する、インクジェット技術を用いた平坦化技術がある。基板上に付与される液滴のパターンは、基板面の凹凸に依存して変更され、付与された硬化性組成物とテンプレートとを接触させる。その後、テンプレートと接触した状態で硬化性組成物を固化する。

次に、固化した硬化性組成物および下地基板を、テンプレートから離型することで平坦化された基板を得ることができる。インクジェット技術で基板表面に付与された液滴パターンは、表面に形成された凹凸のパターンなどに充填される充填量の密度ばらつきなどの影響を補完するように調整する。

特許第６４９５２８３号公報

しかし、特許文献１の方法では、テンプレートとの接触の際に環境雰囲気の気体が硬化性組成物に巻き込まれ易い。その結果、形成される膜中に気泡などが発生し、これにより未充填な欠陥が発生した状態で硬化するという課題がある。

そこで本発明は、未充填欠陥を抑制し、凹凸基板に対する高度な平坦化も可能な平坦化装置および平坦化方法を提供することを目的とする。

その目的を達成するために、本発明の一側面としての成形装置は、基板上に硬化性組成物を付与する付与手段と、前記基板上の硬化性組成物と接触させる型を保持する型保持手段と、前記硬化性組成物を硬化させる硬化手段と、を有する成形装置であって、
硬化性組成物の粘度低下を生じさせる第一の気体を前記硬化性組成物に供給する第一供給手段、および第一供給手段によって供給された後に前記第一の気体を前記硬化性組成物から脱気させる脱気手段、を有することを特徴とする。

本発明によれば、充填性と高度な平坦度を両立した平坦化装置を提供することができる。

第１実施形態の平坦化装置を示した図である。実施形態に係る第一の気体として使用できる凝縮性ガスの一例である。第１実施形態の平坦化方法のフローチャートである。凝縮性ガス濃度と液滴広がりの関係の図である。第２実施形態の平坦化装置を示した図である。第２実施形態の平坦化方法のフローチャートである。第３実施形態の平坦化装置を示した図である。第３実施形態の平坦化方法のフローチャートである。第４実施形態および第５実施形態の平坦化装置を示した図である。第４実施形態および第５実施形態の平坦化方法のフローチャートである。第６実施形態の平坦化装置を示した図である。第６実施形態の平坦化方法のフローチャートである。第７実施形態の平坦化装置を示した図である。第７実施形態の平坦化方法のフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の平坦化装置を示した図である。この平坦化装置は、半導体デバイス等のデバイスの製造に使用され、被処理体である基板上の硬化性組成物（典型的には未硬化の硬化性組成物）を平坦な表面を有する型（スーパーストレート）で成形して、基板上に平坦な表面パターン（典型的には硬化性組成物のパターン）を形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用した平坦化装置としている。また、以下の図においては、基板上の硬化性組成物に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。この平坦化装置１は、照明系２と、型保持部３と、基板ステージ４と、付与手段５と、第一供給機構６と、第二供給機構７を備える。

照明系２は、インプリント処理の際に、紫外線を透過するスーパーストレート８に対して紫外線を照射する照明手段である。この照明系２は、不図示であるが、光源と、該光源から射出された紫外線をインプリントに適切な光に調整するための光学素子とから構成される。また、スーパーストレート８は、凹凸を有する基板１０に対向する面に非常に平坦な表面を有する型である。なお、スーパーストレート８の材質は、石英等、紫外線を透過させることが可能な材料である。

型保持部３は、真空吸着力や静電力によりスーパーストレート８を引きつけて保持する保持部である。この型保持部３は、スーパーストレートチャック９と、基板１０上に付与された紫外線硬化性の組成物にスーパーストレート８を押し付けるために型保持部３をＺ軸方向に駆動する不図示のモールド駆動機構とを含む。なお、平坦化装置１における押型および離型動作は、このようにスーパーストレート８をＺ方向に移動させることで実現してもよいが、例えば、基板ステージ４（基板１０）をＺ方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を移動させてもよい。

基板ステージ４は、基板１０を例えば真空吸着により保持し、かつ、ＸＹ平面内を可動とする基板チャック１１を備えた保持部である。ここで、基板１０は、例えば、単結晶シリコンからなる被処理体であり、この被処理面には、スーパーストレート８により成形される硬化性組成物１２が付与される。

付与手段５は、基板１０上に硬化性組成物１２（未硬化の硬化性組成物）を付与する付与手段である。ここで、硬化性組成物１２は、紫外線を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性組成物であって、半導体デバイスの製造工程等により適宜選択される。

付与手段５は、基板１０上に硬化性組成物を液体として付与できる手段であればどのような手段でも構わないが、吐出部より硬化性組成物の液滴として吐出するインクジェット技術を用いた手段であると良い。

第一供給機構６は、硬化性組成物１２の粘度を低下させる第一の気体を供給する供給手段（供給部）である。この第一供給機構６は、付与手段５に通じており、付与手段５内で硬化性組成物１２と供給された気体が混合される。また、第一供給機構６から供給する第一の気体は、硬化性組成物１２に溶解することで、硬化性組成物１２の粘度を低下させ、充填性を向上させる。第一の気体としては、圧力を加えられること（圧力上昇）で凝縮し、液化する性質を有する凝縮性ガスを供給する凝縮性ガス供給部２１を含む。

凝縮性ガスとは、大気圧における沸点が－１０℃～２５℃のガス、または、２５℃における蒸気圧が０．１～０．４ＭＰａのガスである。ここで、凝縮性ガスとしては、ＨＦＥ－２４５ｍｃ（ＣＦ_３ＣＦ_２ＯＣＨ_３）を代表とするＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）が採用可能である。ただし、凝縮性ガスに採用するガスは、これに限らず、例えばＨＦＣ－２４５ｆａ（１、１、１、３、３ペンタフルオロプロパン、ＣＨＦ_２ＣＨ_２ＣＦ_３）を代表とするＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）などでもよい。本発明の第一の気体として使用できる、代表的な凝縮性ガスを図２に示す。また、第一供給機構６は、バルブ２２と気体供給量を制御する気体供給制御部２３とを含む。

付与手段５としては、カートリッジタイプのものを用いてもよく、事前に凝縮性ガスを硬化性組成物１２に混合させたものを準備しておくこともできる。凝縮性ガス供給部２１により、圧力また、温度変化などにより変化した混合量の変動分を補正することができる。

付与手段５内で凝縮性ガスを混合させることにより、通常、ディスペンスによる付与が難しい、または、非常に高電圧が必要な高粘度の硬化性組成物１２を低粘度化することができる。硬化性組成物としての選択肢の幅が広がり、収縮率や、ドライエッチング耐性など硬化性組成物に要求される性能が優位なものを選択することが可能となる。

第二供給機構７は、基板１０上に硬化性組成物１２が付与された後、スーパーストレート８と基板１０上硬化性組成物１２とを互いに押しつける押印までの間に、その押印位置に向かって第二の気体を供給する供給手段（供給部）である。この第二の気体は、スーパーストレート８、または基板１０の少なくとも一つに対して溶解または拡散する性質を有する透過性ガスを供給する透過性ガス供給部３１を含むことが望ましい。ここで、透過性ガスとしては、ヘリウムや水素などのガスが採用可能である。ただし、透過性ガスとして可燃性の水素を使用する場合には、インプリント装置１内に防爆システムを別途設置し、火気に注意した構成とする必要がある。また第二の気体は、硬化性組成物が硬化した硬化性組成物パターンから離脱することで、パターン形状の収縮に影響を及ぼさないため、硬化性組成物への溶解度が低いもの、あるいは溶解してもその体積比が小さいものが望ましい。なお、第二供給機構６から供給する第二の気体には、空気、窒素または、不活性ガスを使用しても構わない。また、第二供給機構７は、バルブ３２と気体供給量を制御する気体供給制御部３３とガス供給ノズル３４とを含む。第二供給機構７により、硬化性組成物１２に溶解していた第一の気体が、硬化性組成物１２から離脱する。なお、硬化性組成物１２から第一の気体を離脱させるために、基板上の硬化性組成物とスーパーストレートとの間の空間を減圧する機構を取りつけても良い。また、基板上の硬化性組成物を加熱する機構を取りつけても良い。

次に平坦化装置１による平坦化処理について説明する。図３に、本実施形態に係る平坦化方法のフローチャート図を示す。

まず、図１の付与手段５内の硬化性組成物１２に、第一供給機構６から第一の気体を供給する（ステップ１）。付与手段５内で硬化性組成物１２に第一の気体が溶解して、粘度が低下する。

次に、不図示の基板搬送装置により基板ステージ４に凹凸を有する基板１０を載置および固定させた後、基板ステージ４を硬化性組成物付与手段５の付与位置へ移動させる。その後、硬化性組成物付与手段５から、基板１０上に硬化性組成物１２を付与する（ステップ２）。硬化性組成物付与手段５から基板各所へ吐出する硬化性組成物１２の量は、基板の凹凸レイアウトから調節する。基板１０に吐出された硬化性組成物１２は基板上を広がっていくが、硬化性組成物付与手段５内で第一の気体が溶解して粘度が減少したことで、基板上の広がりが良くなり、未充填欠陥を防止することができる。図４は、凝縮性ガス濃度と硬化性組成物による液滴の広がり面積の関係を示した図である。このように、凝縮性ガスによって液滴の広がりが良くなる。

次に、不図示の基板搬送装置により基板ステージ４を型保持部３の下に移動させる。その後、基板１０上硬化性組成物１２とスーパーストレート８との間の空間に、第二供給機構７から第二の気体を供給する（ステップ３）。第二の気体が供給されることで、硬化性組成物１２に溶解していた第一の気体は硬化性組成物１２から脱気する。第一の気体は、硬化性組成物１２への溶解度が高く、そのまま硬化性組成物１２に溶解したまま硬化すると、後述のスーパーストレート離型（ステップ６）後に、硬化性組成物１２が硬化した硬化性組成物パターンから離脱することで、硬化性組成物パターンが収縮するので平坦度が低下する。このため、硬化性組成物１２が硬化する前で、第一の気体が離脱する空間があるうちに、第一の気体を硬化性組成物１２から脱気させることが望まれる。なお、この時に、基板上の硬化性組成物とスーパーストレートとの間の空間を減圧することで、第一の気体の離脱を促進しても良い。また、基板上の硬化性組成物を加熱することで、第一の気体の離脱を促進しても良い。

次に、不図示のスーパーストレート駆動機構により、基板上の硬化性組成物１２にスーパーストレート８を押印することで、硬化性組成物１２を成型する（ステップ４）。この状態で、照明系２は、スーパーストレート８の上面（背面）から紫外線を照射し、スーパーストレート８を透過した紫外線により硬化性組成物を硬化させる（ステップ５）。そして、硬化性組成物１２が硬化した後、スーパーストレート駆動機構を再駆動させ、スーパーストレート８を基板１０から引き離す（ステップ６）。この時、第一の気体が硬化性組成物１２から脱気することはないので、脱気する第一の気体による硬化性組成物パターン収縮が無く、平坦度が維持される。

以上のように、本実施形態によれば、充填性と平坦度との両立に有利な平坦化装置および方法を提供することができる。

＜第２実施形態＞
次に、図５に基づいて第２実施形態の平坦化装置について説明する。図５は第２実施形態の平坦化装置を示した図である。この平坦化装置は、半導体デバイス等のデバイス物品の製造に使用され、被処理体である基板上の硬化性組成物（典型的には未硬化の硬化性組成物）を平坦な表面を有する型（スーパーストレート）で成形して、基板上に平坦な表面パターン（典型的には硬化物のパターン）を形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用した平坦化装置としている。また、以下の図においては、基板上の硬化性組成物に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。この平坦化装置１は、照明系２と、型保持部３と、基板ステージ４と、付与手段５と、第一供給機構６と、第二供給機構７を備える。

照明系２は、インプリント処理の際に、スーパーストレート８に対して紫外線を照射する照明手段である。この照明系２は、不図示であるが、光源と、該光源から射出された紫外線をインプリントに適切な光に調整するための光学素子とから構成される。また、スーパーストレート８は、凹凸を有する基板１０に対向する面に非常に平坦な表面を有する型である。なお、スーパーストレート８の材質は、石英等、紫外線を透過させることが可能な材料である。

第一供給機構６は、硬化性組成物１２の粘度を低下させる第一の気体を硬化性組成物に曝気するために供給する供給手段（供給部）である。この第一供給機構６は、基板１０上に硬化性組成物１２が付与される付与工程において、基板１０に向かって第一の気体を供給する。第一供給機構６から供給する第一の気体は、硬化性組成物１２に溶解することで、硬化性組成物１２の粘度を低下させ、充填性を向上させる。第一の気体としては、圧力を加えられること（圧力上昇）で凝縮し、液化する性質を有する凝縮性ガスを供給する凝縮性ガス供給部２１を含む。

ここで、第一の気体としては、前述したＨＦＥ、ＨＦＣなどが使用できる。また、第一供給機構６は、バルブ２２と気体供給量を制御する気体供給制御部２３とガス供給ノズル２４を含む。

第二供給機構７は、基板１０上に硬化性組成物１２が付与された後、スーパーストレート８と基板１０上硬化性組成物１２とを互いに押しつける押印までの間に、その押印位置に向かって第二の気体を供給する供給手段（供給部）である。この第二供給機構６は、スーパーストレート８、硬化性組成物１２、または基板１０の少なくとも一つに対して溶解または拡散する性質を有する透過性ガスを供給する透過性ガス供給部３１を含むことが望ましい。ここで、透過性ガスとしては、ヘリウムや水素などのガスが採用可能である。ただし、透過性ガスとして可燃性の水素を使用する場合には、インプリント装置１内に防爆システムを別途設置し、火気に注意した構成とする必要がある。なお、第二供給機構６から供給する第二の気体には、空気、窒素または、不活性ガスを使用しても構わない。また、第二供給機構７は、バルブ３２と気体供給量を制御する気体供給制御部３３とガス供給ノズル３４を含む。第二供給機構７により、硬化性組成物１２に溶解していた第一の気体が、硬化性組成物１２から離脱する。なお、硬化性組成物１２から第一の気体を離脱させるために、基板上の硬化性組成物とスーパーストレートとの間の空間を減圧する減圧機構を取りつけても良い。また、基板上の硬化性組成物を加熱する加熱機構を取りつけても良い。

（平坦化方法）
次に平坦化装置１による平坦化処理について説明する。図６に、本実施形態に係る平坦化方法のフローチャート図を示す。

まず、図５に不図示の基板搬送装置により基板ステージ４に凹凸を有する基板１０を載置および固定させた後、基板ステージ４を硬化性組成物付与手段５の付与位置へ移動させる。その後、基板１０とスーパーストレート８の間の空間に、第一供給機構６から第一の気体を供給する（ステップ１）。

次に、硬化性組成物付与手段５から、基板１０上に硬化性組成物１２を付与する（ステップ２）。

硬化性組成物付与手段５から基板各所へ吐出する硬化性組成物１２の量は、基板の凹凸レイアウトから調節する。この時、硬化性組成物１２は、第一の気体が溶解することで、粘度が低下する。粘度が低下したことで、基板１０に吐出された硬化性組成物１２の基板上の広がりが良くなり、未充填欠陥を防止することができる。

＜第３実施形態＞
次に、図７に基づいて第３実施形態の平坦化装置について説明する。図７は第３実施形態の平坦化装置を示した図である。この平坦化装置は、半導体デバイス等のデバイス物品の製造に使用され、被処理体である基板上の硬化性組成物（典型的には未硬化の硬化性組成物）を平坦な表面を有する型（スーパーストレート）で成形して、基板上に平坦な表面パターン（典型的には硬化物のパターン）を形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用した平坦化装置としている。また、以下の図においては、基板上の硬化性組成物に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。この平坦化装置１は、第一供給手段を有する処理領域である付与ステーション１０１と、付与ステーション１０１と隔離された第二供給手段を有する処理領域を有する平坦化ステーション１０２と、ステーション間搬送機構１０３を含む。

付与ステーション１０１には、基板ステージ４と、付与手段５と、第一供給機構６を備える。

ここで、凝縮性ガスとしては、前述したＨＦＥ、ＨＦＣなどが使用できる。また、第一供給機構６は、バルブ２２と気体供給量を制御する気体供給制御部２３とを含む。

平坦化ステーション１０２には、照明系２と、型保持部３と、基板ステージ４と、第二供給機構７を備える。

型保持部３は、真空吸着力や静電力によりスーパーストレート８を引きつけて保持する保持部である。この型保持部３は、スーパーストレートチャック９と、基板１０上に付与された紫外線硬化性組成物にスーパーストレート８を押し付けるために型保持部３をＺ軸方向に駆動する不図示のモールド駆動機構とを含む。なお、平坦化装置１における押型および離型動作は、このようにスーパーストレート８をＺ方向に移動させることで実現してもよいが、例えば、基板ステージ４（基板１０）をＺ方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を移動させてもよい。

第二供給機構７は、基板１０上に硬化性組成物１２が付与された後、スーパーストレート８と基板１０上硬化性組成物１２とを互いに押しつける押印までの間に、その押印位置に向かって第二の気体を供給する供給手段（供給部）である。この第二の気体は、スーパーストレート８、または基板１０の少なくとも一つに対して溶解または拡散する性質を有する透過性ガスを供給する透過性ガス供給部３１を含むことが望ましい。ここで、透過性ガスとしては、ヘリウムや水素などのガスが採用可能である。ただし、透過性ガスとして可燃性の水素を使用する場合には、インプリント装置１内に防爆システムを別途設置し、火気に注意した構成とする必要がある。また第二の気体は、硬化性組成物が硬化した硬化性組成物パターンから離脱することで、パターン形状の収縮に影響を及ぼさないため、硬化性組成物への溶解度が低いもの、あるいは溶解してもその体積比が小さいものが望ましい。なお、第二供給機構６から供給する第二の気体には、空気、窒素または、不活性ガスを使用しても構わない。また、第二供給機構７は、バルブ３２と気体供給量を制御する気体供給制御部３３とガス供給ノズル３４とを含む。第二供給機構７により、硬化性組成物１２に溶解していた第一の気体が、硬化性組成物１２から離脱する。なお、硬化性組成物１２から第一の気体を離脱させるために、基板上の硬化性組成物とスーパーストレートとの間の空間を減圧する減圧機構を取りつけても良い。また、基板上の硬化性組成物を加熱する加熱機構を取りつけても良い。

次に平坦化装置１による平坦化処理について説明する。図８に、本実施形態に係る平坦化方法のフローチャート図を示す。

まず、図７の付与ステーション１０１の付与手段５内の硬化性組成物１２に、第一供給機構６から第一の気体を供給する（ステップ１）。付与手段５内で硬化性組成物１２に第一の気体が溶解して、粘度が低下する。

次に、不図示の基板搬送装置により付与ステーション１０１の基板ステージ４に凹凸を有する基板１０を載置および固定させた後、基板ステージ４を硬化性組成物付与手段５の付与位置へ移動させる。その後、硬化性組成物付与手段５から、基板１０上に硬化性組成物１２を付与する（ステップ２）。付与手段５から基板各所へ吐出する硬化性組成物１２の量は、基板の凹凸レイアウトから調節する。基板１０に吐出された硬化性組成物１２は基板上を広がっていくが、付与手段５内で第一の気体が溶解して粘度が減少したことで、基板上の広がりが良くなり、未充填欠陥を防止することができる。

次に、ステーション間搬送機構１０３により、付与ステーション１０１の基板１０を平坦化ステーション１０２に移送する（ステップ３）。平坦化ステーション１０２において、不図示の基板搬送装置により平坦化ステーション１０２の基板ステージ４を型保持部３の下に移動させる。

その後、平坦化ステーション１０２の基板１０上硬化性組成物１２とスーパーストレート８との間の空間に、第二供給機構７から第二の気体を供給する（ステップ４）。第二の気体が供給されることで、硬化性組成物１２に溶解していた第一の気体は硬化性組成物１２から脱気する。第一の気体は、硬化性組成物１２への溶解度が高く、そのまま硬化性組成物１２に溶解したまま硬化すると、後述のスーパーストレート離型（ステップ７）後に、硬化性組成物１２が硬化した硬化性組成物パターンから離脱することで、硬化性組成物パターンが収縮するので平坦度が低下する。このため、硬化性組成物１２の硬化前で、第一の気体が離脱する空間があるうちに、第一の気体を硬化性組成物１２から脱気させることが望まれる。なお、この時に、基板上の硬化性組成物とスーパーストレートとの間の空間を減圧することで、第一の気体の離脱を促進しても良い。また、基板上の硬化性組成物を加熱することで、第一の気体の離脱を促進しても良い。

次に、不図示のスーパーストレート駆動機構により、平坦化ステーション１０２の基板上の硬化性組成物１２にスーパーストレート８を押印することで、硬化性組成物１２を成型する（ステップ５）。この状態で、照明系２は、スーパーストレート８の上面（背面）から紫外線を照射し、スーパーストレート８を透過した紫外線により硬化性組成物を硬化させる（ステップ６）。そして、硬化性組成物１２が硬化した後、スーパーストレート駆動機構を再駆動させ、スーパーストレート８を基板１０から引き離す（ステップ７）。この時、硬化性組成物１２から第一の気体が脱気されることはないため、硬化性組成物パターン収縮が無く、平坦度が維持される。

以上のように、本実施形態によれば、付与ステーション１０１と平坦化ステーション１０２を持つことにより、より迅速な気体の交換が可能となり、充填性と平坦度との両立に有利な平坦化装置および方法を提供することができる。

＜第４実施形態＞
次に、図９に基づいて第４実施形態の平坦化装置について説明する。図９は第４実施形態の平坦化装置を示した図である。この平坦化装置は、半導体デバイス等のデバイス物品の製造に使用され、被処理体である基板上の硬化性組成物（典型的には未硬化の硬化性組成物）を平坦な表面を有する型（スーパーストレート）で成形して、基板上に平坦な表面パターン（典型的には硬化性組成物のパターン）を形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用した平坦化装置としている。また、以下の図においては、基板上の硬化性組成物に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。この平坦化装置１は、付与ステーション１０１と、平坦化ステーション１０２と、ステーション間搬送機構１０３を含む。

第一供給機構６は、硬化性組成物１２の粘度を低下させる第一の気体を供給する供給手段（供給部）である。この第一供給機構６は、基板１０上に硬化性組成物１２が付与される付与工程において、基板１０に向かって第一の気体を供給する。第一供給機構６から供給する第一の気体は、硬化性組成物１２に溶解することで、硬化性組成物１２の粘度を低下させ、充填性を向上させる。第一の気体としては、圧力を加えられること（圧力上昇）で凝縮し、液化する性質を有する凝縮性ガスを供給する凝縮性ガス供給部２１を含む。

ここで、凝縮性ガスとしては、前述のＨＦＥ、ＨＦＣなどでよい。また、第一供給機構６は、バルブ２２と気体供給量を制御する気体供給制御部２３とガス供給ノズル２４を含む。

第二供給機構７は、基板１０上に硬化性組成物１２が付与された後、スーパーストレート８と基板１０上硬化性組成物１２とを互いに押しつける押印までの間に、その押印位置に向かって第二の気体を供給する供給手段（供給部）である。この第二の気体は、スーパーストレート８、または基板１０の少なくとも一つに対して溶解または拡散する性質を有する透過性ガスを供給する透過性ガス供給部３１を含むことが望ましい。ここで、透過性ガスとしては、ヘリウムや水素などのガスが採用可能である。ただし、透過性ガスとして可燃性の水素を使用する場合には、インプリント装置１内に防爆システムを別途設置し、火気に注意した構成とする必要がある。また第二の気体は、硬化性組成物が硬化した硬化性組成物パターンから離脱することで、パターン形状の収縮に影響を及ぼさないため、硬化性組成物への溶解度が低いもの、あるいは溶解してもその体積比が小さいものが望ましい。なお、第二供給機構６から供給する第二の気体には、空気、窒素または、不活性ガスを使用しても構わない。また、第二供給機構７は、バルブ３２と気体供給量を制御する気体供給制御部３３とガス供給ノズル３４とを含む。第二供給機構７により、硬化性組成物１２に溶解していた第一の気体が、硬化性組成物１２から離脱する。なお、硬化性組成物１２から第一の気体を離脱させるために、基板上の硬化性組成物とスーパーストレートとの間の空間を減圧する機構を取りつけても良い。また、基板上の硬化性組成物を加熱する加熱機構を取りつけても良い。

次に平坦化装置１による平坦化処理について説明する。図１０に、本実施形態に係る平坦化方法のフローチャート図を示す。

まず、図９の付与ステーション１０１において、不図示の基板搬送装置により基板ステージ４に凹凸を有する基板１０を載置および固定させた後、基板ステージ４を硬化性組成物付与手段５の付与位置へ移動させる。その後、基板１０上の空間に、第一供給機構６から第一の気体を供給する（ステップ１）。

次に、付与ステーション１０１の付与手段５から、基板１０上に硬化性組成物１２を付与する（ステップ２）。硬化性組成物付与手段５から基板各所へ吐出する硬化性組成物１２の量は、基板の凹凸レイアウトから調節する。この時、硬化性組成物１２は、第一の気体が溶解することで、粘度が低下する。粘度が低下したことで、基板１０に吐出された硬化性組成物１２の基板上の広がりが良くなり、未充填欠陥を防止することができる。

その後、平坦化ステーション１０２の基板１０上硬化性組成物１２とスーパーストレート８との間の空間に、第二供給機構７から第二の気体を供給する（ステップ４）。第二の気体が供給されることで、硬化性組成物１２に溶解していた第一の気体は硬化性組成物１２から脱気する。第一の気体は、硬化性組成物１２への溶解度が高く、そのまま硬化性組成物１２に溶解したまま硬化すると、後述のスーパーストレート離型（ステップ７）後に、硬化性組成物１２が硬化した硬化性組成物パターンから離脱することで、硬化性組成物パターンが収縮するので平坦度が低下する。このため、硬化性組成物１２が硬化する前で、第一の気体が離脱する空間があるうちに、第一の気体を硬化性組成物１２から脱気させることが望まれる。なお、この時に、基板上の硬化性組成物とスーパーストレートとの間の空間を減圧することで、第一の気体の離脱を促進しても良い。また、基板上の硬化性組成物を加熱することで、第一の気体の離脱を促進しても良い。

次に、不図示のスーパーストレート駆動機構により、平坦化ステーション１０２の基板上の硬化性組成物１２にスーパーストレート８を押印することで、硬化性組成物１２を成型する（ステップ５）。この状態で、照明系２は、スーパーストレート８の上面（背面）から紫外線を照射し、スーパーストレート８を透過した紫外線により硬化性組成物を硬化させる（ステップ６）。そして、硬化性組成物１２が硬化した後、スーパーストレート駆動機構を再駆動させ、スーパーストレート８を基板１０から引き離す（ステップ７）。この時、第一の気体が硬化性組成物１２から脱気することはないので、脱気する第一の気体による硬化性組成物パターン収縮が無く、平坦度が維持される。

＜第５実施形態＞
次に、図９に基づいて第７実施形態の平坦化装置について説明する。この平坦化装置は、半導体デバイス等のデバイス物品の製造に使用され、被処理体である基板上の硬化性組成物（典型的には未硬化の硬化性組成物）を平坦な表面を有する型（スーパーストレート）で成形して、基板上に平坦な表面パターン（典型的には硬化性組成物のパターン）を形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用した平坦化装置としている。また、以下の図においては、基板上の硬化性組成物に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。この平坦化装置１は、付与ステーション１０１と、平坦化ステーション１０２と、ステーション間搬送機構１０３を含む。

第一供給機構６は、基板１０上に硬化性組成物１２が付与される付与工程において、基板１０に向かって第一の気体を供給する。第一供給機構６から供給する第一の気体は、クリーンドライエアー、窒素などの不活性ガスなどでもよい。また、第一供給機構６は、バルブ２２と気体供給量を制御する気体供給制御部２３とガス供給ノズル２４を含む。

第二供給機構７は、基板１０上に硬化性組成物１２が付与された後、スーパーストレート８と基板１０上硬化性組成物１２とを互いに押しつける押印までの間に、その押印位置に向かって第二の気体を供給する供給手段（供給部）である。この第二の気体は、スーパーストレート８、または基板１０の少なくとも一つに対して溶解または拡散する性質を有する透過性ガスを供給する透過性ガス供給部３１を含むことが望ましい。ここで、透過性ガスとしては、ヘリウムや水素などのガスが採用可能である。ただし、透過性ガスとして可燃性の水素を使用する場合には、インプリント装置１内に防爆システムを別途設置し、火気に注意した構成とする必要がある。

次に、付与ステーション１０１の付与手段５から、基板１０上に硬化性組成物１２を付与する（ステップ２）。硬化性組成物付与手段５から基板各所へ吐出する硬化性組成物１２の量は、基板の凹凸レイアウトから調節する。この時、第一の気体として、クリーンドライエアー、窒素などを用いることで、第二の気体として用いるヘリウムや水素の使用量を削減することができる。

その後、平坦化ステーション１０２の基板１０上硬化性組成物１２とスーパーストレート８との間の空間に、第二供給機構７から第二の気体を供給する（ステップ４）。

次に、不図示のスーパーストレート駆動機構により、平坦化ステーション１０２の基板上の硬化性組成物１２にスーパーストレート８を押印することで、硬化性組成物１２を成型する（ステップ５）。この状態で、照明系２は、スーパーストレート８の上面（背面）から紫外線を照射し、スーパーストレート８を透過した紫外線により硬化性組成物を硬化させる（ステップ６）。そして、硬化性組成物１２が硬化した後、スーパーストレート駆動機構を再駆動させ、スーパーストレート８を基板１０から引き離す（ステップ７）。

以上のように、本実施形態によれば、付与ステーション１０１と平坦化ステーション１０２を持つことにより、より迅速な気体の交換が可能となり、生産性が良好な平坦化装置および方法を提供することができる。

＜第６実施形態＞
次に、図１１に基づいて第６実施形態の平坦化装置について説明する。図１１は第６実施形態の平坦化装置を示した図である。この平坦化装置は、半導体デバイス等のデバイス物品の製造に使用され、被処理体である基板上の硬化性組成物（典型的には未硬化性組成物）を平坦な型を使用することなく成形して、基板上に平坦な表面パターン（典型的には硬化性組成物のパターン）を形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用した平坦化装置としている。また、以下の図においては、基板上の硬化性組成物に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。この平坦化装置１は、照明系２と、基板ステージ４と、付与手段５と、第一供給機構６と、第二供給機構７を備える。平坦な型を使用することなく成形を行うため、図１に基づいた第１実施形態の平坦化装置にはある型保持部３やスーパーストレート８が無い。

次に平坦化装置１による平坦化処理について説明する。図１２に、本実施形態に係る平坦化方法のフローチャート図を示す。

まず、図１１の付与手段５内の硬化性組成物１２に、第一供給機構６から第一の気体を供給する（ステップ１）。付与手段５内で硬化性組成物１２に第一の気体が溶解して、粘度が低下する。

次に、不図示の基板搬送装置により基板ステージ４に凹凸を有する基板１０を載置および固定させた後、基板ステージ４を硬化性組成物付与手段５の付与位置へ移動させる。その後、硬化性組成物付与手段５から、基板１０上に硬化性組成物１２を付与する（ステップ２）。硬化性組成物付与手段５から基板各所へ吐出する硬化性組成物１２の量は、基板の凹凸レイアウトから調節する。基板１０に吐出された硬化性組成物１２は基板上を広がっていくが、硬化性組成物付与手段５内で第一の気体が溶解して粘度が減少したことで、基板上の広がりが良くなり、未充填欠陥を防止することができる。

次に、基板１０上硬化性組成物１２上の空間に、第二供給機構７から第二の気体を供給する（ステップ３）。第二の気体が供給されることで、硬化性組成物１２に溶解していた第一の気体は硬化性組成物１２から脱気する。第一の気体は、硬化性組成物１２への溶解度が高く、そのまま硬化性組成物１２に溶解したまま硬化させると、硬化性組成物パターンから離脱する第一の気体により、硬化性組成物パターンが収縮するので平坦度が低下する。このため、硬化性組成物１２が硬化する前に、第一の気体を硬化性組成物１２から脱気させることが望まれる。

次に、照明系２から紫外線を照射し、硬化性組成物を硬化させる（ステップ４）。この時、第一の気体が硬化性組成物１２から脱気することはないので、脱気する第一の気体による硬化性組成物パターン収縮が無く、平坦度が維持される。

＜第７実施形態＞
次に、図１３に基づいて第７実施形態の平坦化装置について説明する。図１３は第７実施形態の平坦化装置を示した図である。この平坦化装置は、半導体デバイス等のデバイス物品の製造に使用され、被処理体である基板上の硬化性組成物（典型的には未硬化性組成物）を平坦な型を使用することなく成形して、基板上に平坦な表面パターン（典型的には硬化性組成物のパターン）を形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用した平坦化装置としている。また、以下の図においては、基板上の硬化性組成物に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。この平坦化装置１は、照明系２と、基板ステージ４と、付与手段５と、第一供給機構６と、第二供給機構７を備える。平坦な型を使用することなく成形を行うため、図５に基づいた第２実施形態の平坦化装置にはある型保持部３やスーパーストレート８が無い。

次に平坦化装置１による平坦化処理について説明する。図１４に、本実施形態に係る平坦化方法のフローチャート図を示す。

まず、図１２に不図示の基板搬送装置により基板ステージ４に凹凸を有する基板１０を載置および固定させた後、基板ステージ４を硬化性組成物付与手段５の付与位置へ移動させる。その後、基板１０上の空間に、第一供給機構６から第一の気体を供給する（ステップ１）。

次に、硬化性組成物付与手段５から、基板１０上に硬化性組成物１２を付与する（ステップ２）。硬化性組成物付与手段５から基板各所へ吐出する硬化性組成物１２の量は、基板の凹凸レイアウトから調節する。この時、硬化性組成物１２は、第一の気体が溶解することで、粘度が低下する。粘度が低下したことで、基板１０に吐出された硬化性組成物１２の基板上の広がりが良くなり、所定の待機時間を設けることで平坦な硬化性組成物の液面が形成されるとともに、未充填欠陥を防止することができる。

１平坦化装置
５付与手段
６第一供給機構
７第二供給機構
８スーパーストレート（平坦な表面を有する型）
１０凹凸を有する基板
１２硬化性組成物

Claims

基板上に硬化性組成物を付与する付与手段と、
前記硬化性組成物を硬化させる硬化手段と、
を有する成形装置であって、
硬化性組成物の粘度低下を生じさせる第一の気体を前記硬化性組成物に供給する第一供給手段、および第一供給手段によって供給された後に前記第一の気体を前記硬化性組成物から脱気させる脱気手段、
を有することを特徴とする成形装置。
前記基板上の硬化性組成物と接触させる型を保持する型保持手段をさらに有する請求項１に記載の成形装置。
前記型が平坦な面を有しており、基板の表面を平坦化することを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
前記第一の気体が、ハイドロフルオロエーテル、およびハイドロフルオロエーテル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から３のいずれか一項に記載の成形装置。
前記第一供給手段は、前記付与された硬化性組成物と前記型との間の空間に、第一の気体を供給する手段であることを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
前記第一供給手段は、前記第一の気体を前記付与手段が付与する前の硬化性組成物に供給する手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の成形装置。
前記脱気手段は、前記硬化性組成物から前記第一の気体の脱気を促進する第二の気体を供給する第二供給手段であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の成形装置。
前記第二の気体が、不活性ガス、水素、空気のいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の成形装置。
前記脱気手段は、前記基板上の前記硬化性組成物と前記型との間の空間を減圧する減圧機構を有することを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
前記脱気手段は、前記基板上の硬化性組成物を加熱する加熱機構を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の成形装置。
前記第一供給手段と、前記第二供給手段は、互いに隔離された異なる処理領域に設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載の成形装置。
請求項１から１１のいずれか一項に記載の成形装置を用いて、基板上に硬化性組成物を付与する工程と、平坦な表面を有する型を前記基板上の前記硬化性組成物と接触させる押印工程と、を含むことを特徴とする物品の製造方法。
基板上に硬化性組成物を付与する付与工程、
前記基板上の前記硬化性組成物を硬化させる硬化工程、
を有する硬化性組成物の成形方法であって、
粘度の低下を生じさせる第一の気体を取り込んだ前記硬化性組成物の膜を基板上に形成し、
硬化前に前記第一の気体を前記硬化性組成物から脱気させる
ことを特徴とする成形方法。
前記基板上の前記硬化性組成物に前記第一の気体を曝気して粘度を低下させる工程を有する請求項１３に記載の成形方法。
前記基板上に前記第一の気体を取り込んだ前記硬化性組成物を付与する工程を有する請求項１３に記載の成形方法。
前記硬化性組成物の膜を硬化させて平坦面を形成する請求項１３から１５のいずれか一項に記載の成形方法を用いた平坦化方法。
前記硬化性組成物に平坦な面を有する型を接触させて平坦面を有した膜を得る工程を有する請求項１６に記載の平坦化方法。
前記基板上の前記硬化性組成物が型を接触させることなく平坦面を形成するまで待機する工程を有する１６に記載の平坦化方法。