(57)【要約】【課題】  押印装置における処理能力の改善。【解決手段】  基板チャックと、基板チャックが固定され且つＸＹ面に平行に移動可能なステージとを有し、基板チャックに保持された基板上のレジストにモールドを押し付けてレジストのパターンを基板に形成する押印装置であって、ＸＹ面に平行な方向には剛性を、ＸＹ面に垂直な方向には弾性をそれぞれ有し、且つ基板チャックをステージに固定するフレクシャを有するものとする。【選択図】  図２
2010080713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板チャックと、前記基板チャックが固定され且つＸＹ面に平行に移動可能なステージとを有し、前記基板チャックに保持された基板上のレジストにモールドを押し付けて前記レジストのパターンを前記基板に形成する押印装置であって、
ＸＹ面に平行な方向には剛性を、ＸＹ面に垂直な方向には弾性をそれぞれ有し、且つ前記基板チャックを前記ステージに固定するフレクシャを有することを特徴とする押印装置。
【請求項２】
基板チャックと、前記基板チャックが固定され且つＸＹ面に平行に移動可能なステージとを有し、前記基板チャックに保持された基板上のレジストにモールドを押し付けて前記レジストのパターンを前記基板に形成する押印装置であって、
前記基板チャックを前記ステージに固定する弾性体と、
前記基板チャックと前記ステージとの距離を計測する計測器とを有することを特徴とする押印装置。
【請求項３】
前記ステージの位置を計測するためのレーザー干渉計を有することを特徴とする請求項１または２に記載の押印装置。
【請求項４】
前記基板上のマークの位置を計測するためのスコープを有し、
前記基板上の複数のショットにそれぞれ対応した複数のマークの位置を前記スコープにより計測してグローバルアライメントを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の押印装置。
【請求項５】
前記レジストを硬化する光を照射する手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の押印装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の押印装置を用いてレジストのパターンを基板に形成するステップと、
前記ステップにおいて前記パターンを形成された基板を加工するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上のレジストにモールドを押し付けてレジストのパターンを基板に形成する押印装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高密度、高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造方法にもいっそうの高性能化が求められている。このため、半導体製造工程中のリソグラフィー工程のうち、レジストパターンの形成に用いる露光装置も、ＫｒＦレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦレーザー（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザー（１５７ｎｍ）といった紫外線を利用したものが開発されてきた。今後ますます光の短波長化が進み、現在は波長１０ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用した露光装置の開発が世界的に進められている。露光に供する光の波長が短くなることは、解像度が上がるというメリットがあるが、一方では、光学系を構成するレンズ材料の開発、製造や、光の通路を不活性ガスで置換するための設備など、装置コストが急激に上昇するという問題が生じている。微細化が可能な技術として、電子ビームを使った電子ビーム露光がある。しかし、この技術は、ウエハに直接パターンを描画していくため、一枚のウエハを露光するために非常に長い時間が必要となる。このため、現状では、試作用もしくは非常に生産数の少ない特殊用途のデバイス製造に適用できるのみであり、ＭＰＵ、メモリ、システムＬＳＩなどの大量生産されるデバイスの製造には適用できないという問題がある。
【０００３】
半導体集積回路の高密度化、高速化には、微細なパターンが描画可能な装置が必須であるが、光の波長が短くなるに従った急激な装置コストの上昇は、半導体メーカへの設備投資の負荷の上昇という問題がある。また、また微細化が比較的容易に可能である電子ビーム露光装置は、生産性が非常に低いという問題がある。
【０００４】
上記の二つの課題を解決する手段として、近年非常に微細なパターンを形成可能で、かつ低コストの露光装置の提案がなされている。その中の技術の一つとして、ナノインプリント技術が注目されている（例えば、非特許文献１参照。）。ナノインプリント技術は、予め形成した所望のパターンの雌型を樹脂材料に押し付けることによって、所望のパターンを形成する技術である。
【０００５】
より詳細には、ナノインプリント技術とは、電子ビーム露光等によって微細なパターンの型を形成したモールド（原盤）を、レジストを塗布したウエハに押し付ける（押印する）ことによって、レジスト上にパターンの型を写し取るものである。図５に概略を説明した図を示した。１１はモールド、２１は基板、５０はレジストである。図５（ａ）は、重ね合わせの無い場合を、図５（ｂ）は、基板に予めパターンが形成されているものに重ねてパターンを形成する場合を示している。レジスト５０にパターンを形成した後、ＲＩＥ等でエッチング処理を行い、基板に微細加工を行う。
【０００６】
既に１０ｎｍ程度の微細な形状の転写が可能であることが示されており、特に、磁気記録媒体の微細な周期構造の作成手段として注目されており、各地で盛んに研究開発が行われている。
【０００７】
ナノインプリントは、モールドを基板に押印する時にレジストを物理的に移動させることによってパターンを形成するため、モールドと基板との間に気泡が入り込まないように、環境を真空にする場合もある。押印時のレジストの流動が容易になるように、レジストを加熱して、流動性を高めてから押印する方法（熱サイクル法）がある。また、紫外線硬化型の樹脂をレジストとして使用し、透明なモールドで押印した状態で感光、硬化させてからモールドを剥離する方法（光硬化法）などが提案されている。
【非特許文献１】Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ，ｅｔ．ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｖｏｌ．２７２，ｐ．８５−８７，５  Ａｐｒｉｌ  １９９６
【特許文献１】特開２００５−１０１２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
磁気記録媒体の微細形状をパターニングする場合は、モールドと基板との精密な位置合わせは必要としないため（図５（ａ））、比較的容易にナノインプリントを適用することが可能である。しかし、半導体デバイス、例えば、ＭＰＵ、メモリなどの高集積回路の作成に適用する場合は、微細なパターンを重ねて転写することによりデバイス構造を作成するため、下地の基板とモールドのパターンとの間で精密な位置合わせが必須となる（図５（ｂ））。１００ｎｍ以下のパターンを形成する場合、モールドと基板との位置合わせは、１０ｎｍ程度の精度が必要となることが特許文献１に開示されている。
【０００９】
光でパターンの投影を行う露光装置では、この位置合わせのためにグローバルアライメントという方法が用いられている。グローバルアライメントは、ウエハ内の数ショット（サンプルショット）に対応するウエハステージの位置計測値から全ショットの配列位置を求め、これに基づいてウエハ内全ショットのアライメントをする方法である。そして、このステージ位置の計測には高精度が得られるレーザー干渉計が使われている。
【００１０】
このようなグルーバルアライメントをナノインプリントに適用する場合には、以下のような課題がある。
【００１１】
ナノインプリントではショット毎にモールドヘッドがウエハにレジストを介して接触するため、そのわずかな衝撃がウエハステージに伝わってしまう。干渉計は波長をカウントしているため絶対値は計測できず長さの変化量のみを計測し、変化量を積分することにより位置を求めている。したがって、モールドヘッドの接触によるわずかな衝撃により波長オーダーで急激にステージが動いてしまうと、計測値の連続性が失われてしまい、ステージの絶対的な位置が再現できなくなってしまうという課題が生じる。
【００１２】
干渉計の計測値の連続性が失われないような速度でゆっくりとモールドヘッドをウエハに接触させることも可能であるが、スループットを高くすることができず、押印装置の処理能力を上げることができない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を考慮してなされた本発明の第１の側面としての押印装置は、基板チャックと、前記基板チャックが固定され且つＸＹ面に平行に移動可能なステージとを有し、前記基板チャックに保持された基板上のレジストにモールドを押し付けて前記レジストのパターンを前記基板に形成する押印装置であって、
ＸＹ面に平行な方向には剛性を、ＸＹ面に垂直な方向には弾性をそれぞれ有し、且つ前記基板チャックを前記ステージに固定するフレクシャを有することを特徴とする押印装置である。
【００１４】
また、本発明の第２の側面としての押印装置は、基板チャックと、前記基板チャックが固定され且つＸＹ面に平行に移動可能なステージとを有し、前記基板チャックに保持された基板上のレジストにモールドを押し付けて前記レジストのパターンを前記基板に形成する押印装置であって、
前記基板チャックを前記ステージに固定する弾性体と、
前記基板チャックと前記ステージとの距離を計測する計測器とを有することを特徴とする押印装置である。
【００１５】
さらに、本発明の第３の側面としての物品の製造方法は、請求項１乃至５のいずれかに記載の押印装置を用いてレジストのパターンを基板に形成するステップと、
前記ステップにおいて前記パターンを形成された基板を加工するステップとを有することを特徴とする物品の製造方法である。
【００１６】
本発明の他の側面は、『特許請求の範囲』や、『発明を実施するための最良の形態』、添付した図面等に記載したとおりである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、押印装置における処理能力の改善の点で有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
（実施形態１）
図１は、本実施形態のステージの位置計測にレーザー干渉計を用いたナノインプリント装置（押印装置）を示す図面であり、装置全体の構成の概略を示している。説明を容易にするために、図中矢印で示したように方向を定義する。紙面に向かって左右方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸、上下方向をＺ軸とする。
【００２０】
１１は、ナノインプリントのモールドであり、下面にはＥＢ（電子ビーム）描画装置等によって微細パターンが形成された転写パターンの原盤である。モールド１１は、モールドチャック１２に保持されている。保持手段は、静電気力で物体を保持する静電チャックや、機械的に保持をするメカニカルチャック、または真空で保持する真空チャックなどが用いられる。
【００２１】
１４はモールド面を基板と平行に倣わせるためのチルト機構である。
【００２２】
Ｚ軸ステージ１５は、モールド１１を、基板２１（後述）に押し付けるために、上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能である。Ｚ軸ステージ１５は、非常に剛性の高いＺ軸ガイド１６によって、Ｚ軸に沿って案内され、Ｚ軸駆動部１７によって駆動される。Ｚ軸駆動部１７は、モータとボールねじや、油圧などによってＺ軸ステージ１５を上下に駆動する。また、内部には、モールド１１を基板２１に押し付けた時の荷重を計測するセンサ（不図示）が設置されている。Ｚ軸ガイド１６およびＺ軸駆動部１７は、メインフレーム１８に設置されている。メインフレーム１８は、剛性の高い構造体であり、ステージ定盤２６上に搭載されている。
【００２３】
モールドチャック１２とメインフレーム１８との距離は距離センサ３１によって計測される。距離センサ３１は静電容量センサなどの絶対距離を計測可能なセンサであることが好ましい。距離センサ３１は図中のＹ方向にも設置されており、Ｘ方向とＹ方向との二軸の位置が計測できるようになっている。
【００２４】
ステージ定盤２６は、除振装置２７を介して床に設置されている。
【００２５】
２１は基板であり、一般にシリコンウエハやガラス基板である。基板２１の表面には、レジストが塗布されており、モールド１１を基板表面に対して押し付けることにより、表面のレジストがモールド１１のパターンに倣って移動し、モールド下面に形成されている形状がレジスト形状に転写される。２２は、基板を保持するための基板チャックである。基板チャック２２は、基板基準ミラー２３と共に、基板ステージ２４上に設置されており、基板ステージ２４を駆動することによって、搭載されている基板チャック２２、基板２１、基板基準ミラー２３を一体でＺチルト方向に移動させる。Ｚチルト方向とはＸ軸回り回転方向とＹ軸回り回転方向とを重ね合わせた方向である。基板ステージ２４は、Ｚ軸回りの回転方向（θ方向と定義する）にも駆動軸を有しており、θ方向に移動可能である。基板基準ミラー２３は、非常に平面度の高い平面ミラーであって、基板の位置、姿勢を計測するための基準である。基板ステージ２４は、ＸＹステージ２５上に搭載されている。ＸＹステージ２５は、ＸＹ軸で作られる面（ＸＹ面）内を移動可能であり、ステージ定盤２６の上面を、エアベアリング等を案内手段として、リニアモーター（不図示）等によって駆動される。ステージ定盤２６の上面は、ＸＹステージ２５の移動の基準であるため，非常に精度良く平面に仕上げられている面であり、ＸＹ方向に移動する時のＺ方向の位置変化、およびＺチルト方向の姿勢変化は、非常に小さく抑えられている。ＸＹステージ２５が移動することによって、基板２１のモールド１１に対する位置合わせ行うことが可能であり、モールド１１が基板２１上に位置を変えて何箇所もパターン転写を行うステップ移動が可能となっている。
【００２６】
３２は、基板計測レーザービームであり、ステージ定盤２６上に設置されている測長器から導かれたもので、レーザー干渉計によって位置変化を計測するためのものある。基板ステージ２４のＸ方向、Ｙ方向、Ｚチルト方向、θ方向を計測する。図中の基板計測レーザービーム３２は、Ｙ軸回りの回転方向を検出するために、Ｚ方向に離れた二箇所で位置計測を行っている。さらに、Ｘ方向の位置を検出している。Ｙ軸方向には、不図示のビームがＸ方向、Ｚ方向に離れた位置に三本配置されており、Ｘ軸回りの回転方向とＺ軸回りの回転方向とＹ方向の位置を検出している。
【００２７】
３３は、モールド１１の位置計測を行うためのセンサであり、ＸＹステージ２５上に搭載されていて、ＸＹ方向に移動可能である。センサ３３は、モールド１１の下面に形成されている不図示のモールドアライメントマークの位置を計測し、ＸＹステージ２５の位置とモールド１１との相対位置を計測することができる。計測手段は、顕微鏡でマークの映像を取り込み画像処理を行って位置を算出する方法や、ヘテロダイン干渉を応用した方法などが適用される。さらに、センサ３３は、Ｚ軸方向の距離を計測する機能を有しており、ＸＹステージ２５の移動と同期して、モールド１１の下面とセンサ３３との距離を計測することができる。検出方法は、レーザー光を発して、反射する光の位置を検出する方法や、静電容量の変化を利用したもの等である。
【００２８】
アライメントスコープ３４は、基板２１上の数ショットの位置合わせマーク（不図示）を計測し、この位置座標データからグルーバルアライメントのためのショット配列をあらかじめ求めておくものである。
【００２９】
また、基板２１表面の位置と姿勢を検出する手段が設置されている。３５ａは、基板センサ出射部であり、基板２１に向けて斜めにレーザービームを照射し、基板２１の表面で反射したレーザービームを基板センサ受光部３５ｂで受光する。図中の３５ｃは、基板センサ計測ビームであり、上記の計測用のレーザービームの様子を示している。基板センサ受光部３５ｂでのビームの受光位置から基板表面の傾き、Ｚ方向の位置を計測する。図中には、ビームを一本しか示していないが、複数本のビームを照射、位置計測を行うことによって、同時に位置、姿勢を検出している。
【００３０】
装置全体は、チャンバ４１内に収められており、温度・気圧・湿度等が一定条件となるようにしている。ナノインプリントの押し付け動作が行われる環境は、真空雰囲気にしてもよい。４２は、ステージ定盤２６とチャンバ４１との間の封止のためのベローズである。ベローズ４２は、チャンバ４１の変形、振動の影響がステージ定盤側に伝わらない様にする役割をもつ。
【００３１】
図２は基板ステージとモールド部の拡大図である。
【００３２】
基板チャック２２は真空チャックの例として図示している。基板チャックは多数のピン３０にて基板２１の裏面に接触する。基板チャック２２の内部には不図示の真空排気系に接続された真空配管２９を有し、多数のピンの間の空間を真空とすることで基板を密着保持するようになっている。
【００３３】
基板チャック２２は基板ステージ２４にフレクシャ５１を介して固定されている。フレクシャ５１はステージの移動面内（ＸＹ面内）には剛性を有するとともに前記移動面と垂直な方向には弾性を有する構造としている。
【００３４】
あらかじめ求めておいたグローバルアライメントのショット配列データにもとづき、ステージが移動、位置決めされる。その後、レジスト５０がウエハ２１上に滴下され、モールド１１が下ろされて基板２１上のレジスト５０を押印する。この時、モールド１１の押圧により基板チャック２２に衝撃が加わる。しかし、基板チャック２２はフレクシャ５１を介して基板ステージ２４に固定されているため、モールド１１の押圧による衝撃はフレクシャ５１のＺ方向の弾性により吸収され、基板ステージ２４には伝わらない。
【００３５】
モールド１１の押圧が所定値となったところで紫外線照射によりレジスト５０を硬化させる。
【００３６】
ウエハ２１は基板チャック２２とともに基板ステージ２４に対してＺ方向にフレクシャ５１の弾性により下降することになるが、モールド１１との間隔は押圧が所定となるように制御するため、Ｚ方向に動いてもインプリント後のレジスト５０の厚みには影響を与えない。
【００３７】
その後にレジスト５０からモールド１１を剥離させて、モールド１１を上昇させる。剥離時にも逆方向の衝撃がウエハ２１に加わるが、フレクシャ５１により衝撃は吸収され基板ステージ２４に伝わらない。
【００３８】
以上述べたように、フレクシャ５１の作用により、基板ステージ２４に固定された基板基準ミラー２３には衝撃が伝わらず、レーザー干渉計の計測値に影響を及ぼさないため、グローバルアライメントを問題なく実施することができる。
【００３９】
（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２を示している。本実施形態では実施形態１とは上下が逆の配置となり、モールド１１がウエハ２１の下側から上昇するようになっている。
【００４０】
図４は実施形態２の基板チャック部の拡大図である。
【００４１】
ウエハ２１は被加工面を下側として真空吸着により基板チャック２２に固定されている。基板チャック２２は、フレクシャ５２（弾性体ともいう）によって基板ステージ２４に固定される。フレクシャ５２は少なくともＸＹ面内方向に弾性を有しており、さらにＺ方向に弾性を有していてもよい。
【００４２】
そして前記基板チャック２２と前記基板ステージ２４との距離をセンサ５３（計測器ともいう）で計測するようになっている。
【００４３】
あらかじめ求めておいたグローバルアライメントのショット配列データにもとづき、ステージが移動、位置決めされる。その後、レジスト５０がモールド１１上に滴下され、モールド１１が上昇されて基板２１上に押印する。この時、モールド１１の押圧により基板チャック２２に衝撃が加わる。しかし、基板チャック２２はフレクシャ５２を介して基板ステージ２４に固定されているため、モールド１１の押圧による衝撃はフレクシャ５２のＸＹ面内方向の弾性により吸収され、基板ステージ２４には伝わらない。
【００４４】
モールド１１の押圧が所定値となったところで紫外線照射によりレジスト５０を硬化させる。
【００４５】
ウエハ２１は基板チャック２２とともに基板ステージ２４に対してＸＹ面内方向にフレクシャ５２の弾性により移動することになる。しかし、前記基板チャック２２と前記基板ステージ２４との距離を距離センサ５３で計測するようになっているため、レーザー干渉計の計測値に距離センサ５３の計測値を加減算することによって、ウエハ２１の位置を求めることができる。距離センサ５３は静電容量センサなどの絶対距離（原点からの距離）を計測できるセンサであることが好ましい。
【００４６】
その後にレジスト５０からモールド１１を剥離させて、モールド１１を下降させる。剥離時にも逆方向の衝撃がウエハ２１に加わるが、フレクシャ５２により衝撃は吸収され基板ステージ２４に伝わらない。
【００４７】
以上述べた如く、フレクシャ５２の作用によって基板ステージ２４に固定された基板基準ミラー２３には衝撃が伝わらず、レーザー干渉計の計測値に影響を及ぼさないため、グローバルアライメントを問題なく実施することができる。
【００４８】
［物品の製造方法の実施形態］
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、前述した押印装置を用いてレジストのパターンを基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）に形成（転写）するステップを含む。さらに、当該ステップで当該パターンを形成された基板をエッチングするステップを含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、エッチングステップの代わりに、当該パターンを形成された基板を加工する他の加工ステップを含みうる。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
半導体やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）などの物品を製造するための微細パターンの形成に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態１としての加工装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す加工装置の基板部の拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態２としての加工装置の概略断面図である。
【図４】図３に示す加工装置の基板部の拡大断面図である。
【図５】ナノインプリントの動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１  モールド
１２  モールドチャック
１４  チルト機構
１５  Ｚ軸ステージ
１６  Ｚ軸ガイド
１７  Ｚ軸駆動部
１８  メインフレーム
２１  基板
２２  基板チャック
２３  基板基準ミラー
２４  基板ステージ
２５  ＸＹステージ
２６  ステージ定盤
２７  除振装置
３１  距離センサ
３２  基板計測レーザービーム
３３  センサ
３４  アライメントスコープ
３５ａ  基板センサ出射部
３５ｂ  基板センサ受光部
３５ｃ  基板センサ計測ビーム
４１  チャンバ
４２  ベローズ
５０  レジスト
５１  フレクシャ
５２  フレクシャ
５３  距離センサ
【図１】
2010080713.tif 000003
【図２】
2010080713.tif 000004
【図３】
2010080713.tif 000005
【図４】
2010080713.tif 000006
【図５】
2010080713.tif 000007