(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に基板（５）をインプリント又はエンボス加工し、能動的ウェッジエラー補償を実行するためのウェッジエラー補償ヘッド（２）であって、
静止部（３）と、
該静止部に対して移動可能な可動部（４）と、
前記静止部（３）と前記可動部（４）との間の少なくとも３つのリニアアクチュエータ（８）と、を備え、
前記リニアアクチュエータ（８）と前記可動部（４）又は前記静止部（３）との間に、移動可能なウェッジ（９）が設けられている、ウェッジエラー補償ヘッド。
【請求項２】
前記ウェッジ（９）は、前記ウェッジエラー補償ヘッド（２）の前記可動部（４）又は前記静止部（３）に組み込まれている、請求項１に記載のウェッジエラー補償ヘッド。
【請求項３】
前記可動部（４）は、マスク（６）又は基板（５）と結合されることが可能である、請求項１または２に記載のウェッジエラー補償ヘッド。
【請求項４】
各リニアアクチュエータ（８）は圧電素子を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のウェッジエラー補償ヘッド。
【請求項５】
前記ウェッジ（９）を個々に移動させるための空気圧又は油圧の手段を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のウェッジエラー補償ヘッド。
【請求項６】
各ウェッジ（９）の移動を個々に制御または管理するコントローラを備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のウェッジエラー補償ヘッド。
【請求項７】
前記ウェッジエラー補償ヘッド（２）の前記可動部（４）の位置を測定するための少なくとも３つの測定プローブ（１５）又は少なくとも３つのセンサ（１３）を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のウェッジエラー補償ヘッド。
【請求項８】
前記ウェッジエラー補償ヘッド（２）の前記可動部（４）の位置をロックするための複数のブレーキ（７）を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載のウェッジエラー補償ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のウェッジエラー補償ヘッド（２）によって基板（５）をインプリント又はエンボス加工するための装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のウェッジエラー補償ヘッド（２）を使用することによってウェッジエラーを能動的に補償する方法であって、
前記ウェッジ（９）により、ウェッジエラー補償の粗い調整を実行するステップ（ａ）と、
前記リニアアクチュエータ（８）により、ウェッジエラー補償の精密な調整を実行するステップ（ｂ）と、を備える方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ａ）は、
マスク（６）又は基板（５）と逆の方向へ前記ウェッジエラー補償ヘッド（２）を移動させるステップ（ａ１）と、
測定プローブ（１５）又はセンサ（１３）により前記ウェッジエラー補償ヘッド（２）の前記可動部（４）の位置を測定するステップ（ａ２）と、
場合により基板（５）又はマスク（６）を備えたウェッジエラー補償ヘッド（２）と、前記マスク（６）又は前記基板（５）との間の角度を、ブレーキ（７）を用いることによりロックするステップ（ａ３）と、
前記マスク（６）又は前記基板（５）から離れるように前記ウェッジエラー補償ヘッド（２）を移動させるステップ（ａ４）と、
前記リニアアクチュエータ（８）と前記ウェッジエラー補償ヘッド（２）の前記可動部（４）との間に前記ウェッジ（９）を位置付けるステップ（ａ５）と、
前記ウェッジエラー補償ヘッド（２）の前記可動部（４）を前記ウェッジ（９）に結合させ、前記リニアアクチュエータ（８）を前記ウェッジ（９）に接触させるステップ（ａ６）と、
前記ブレーキ（７）を解放するステップ（ａ７）と、
前記測定プローブ（１５）又は前記センサ（１３）により前記ウェッジエラー補償ヘッド（２）の前記可動部（４）の位置を確認し、これに応じて前記ウェッジ（９）を位置合わせするステップ（ａ８）と、を含み、
前記ステップ（ｂ）は、
前記リニアアクチュエータ（８）と、ステップ（ａ２）で測定された前記ウェッジエラー補償ヘッド（２）の前記可動部（４）の位置とによって、ウェッジエラーを能動的に補償するステップ（ｂ１）を含む、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェッジエラー補償のための方法および装置に関し、特に、ウェッジエラー補償に利用可能な制御変位が増大され得る方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロニクス、マイクロ光学、及びマイクロメカニカルの部品を生産するとき、エンボス加工リソグラフィ又はインプリントリソグラフィを用いることで、マスク手段又はパンチ手段によって構造が基板に転写される。マスクの面と基板の面との間の角度が変化すると、基板において前記構造はもはや均一にインプリントされない。この状況は、ウェッジエラーと呼ばれる。したがって、ウェッジエラー補償が、インプリントの質を実質的に決定する。
【０００３】
原理上、２種類のウェッジエラー補償、すなわち、受動的ウェッジエラー補償と、能動的ウェッジエラー補償とがある。
【０００４】
受動的ウェッジエラー補償において、ウェッジエラー補償ヘッドは、マスク又はパンチに対して基板と共に又は基板の移動を伴わずに移動する。ウェッジエラー補償ヘッドは、その表面全体で又はスペーサを介してマスクに接触する。ウェッジエラー補償ヘッドの可動部又は基板がマスクに接触した後、マスクとウェッジエラー補償ヘッドの可動部との相対的な位置が、ブレーキを用いることでロックされる。マスクの面と、基板の面またはウェッジエラー補償ヘッドの可動部の面との間に形成される角度は少なくとも１つの工程の間維持される。
【０００５】
受動的ウェッジエラー補償に関する問題は、前記ブレーキが、約１００Ｎの比較的小さな力しか保持できないということである。SUSS MicroTec社のMicrolens Imprint Lithography （SMILE（商標名））、Substrate Conformal Imprint Lithography （SCIL）及びNanoimprint Lithography（NIL）の工程において、この力は非常に小さい。
【０００６】
受動的ウェッジエラー補償の不利益を克服するために、能動的ウェッジエラー補償が用いられる。能動的ウェッジエラー補償は、最初は受動的ウェッジエラー補償と同じやり方で行われる。ウェッジエラー補償ヘッドの可動部又は基板に対するマスクの相対的な位置をロックする代わりに、該相対的な位置を確認するために測定プローブが使用される。そのため、ウェッジエラー補償ヘッドの可動部は、例えば１２０°の方位角間隔で基準面に配置された３つのリニアアクチュエータ上に置かれる。測定プローブによって、且つ、リニアアクチュエータを利用することによって、ウェッジエラーを能動的に補償することが可能である。前記リニアアクチュエータとして圧電素子が使用されると、一般的に、最大８０μｍまでの変位が補償され得る。これに関連して、制御変位は、リニアアクチュエータがウェッジエラー補償ヘッドの静止部に対して可動部を移動させることができる最大限の距離である。
【０００７】
この能動的ウェッジエラー補償に関する問題は、特に、前記リニアアクチュエータとして例えば圧電素子が使用される場合に、制御変位が小さいことである。コンパクトなシステムにおいて、利用可能な構造的空間は限定される。したがって、圧電素子は、制御変位を増大させるように伸長されることができない。利用可能な最大限の制御変位が、例えば、チャック、アダプタフレーム、マスクホルダ、基板ホルダなど、システムで使用される部品の寸法に対する許容誤差の補償のためにすでにかなり必要である場合、実際のインプリントストロークで利用可能な制御変位はさらに低減される。実際のインプリントストロークのために数ミクロンしか残されないこともあり得る。
【０００８】
上述の従来技術の問題に鑑みて、本発明の目的は、ウェッジエラー補償に利用可能な制御変位が増大される方法および装置を提供することである。本発明の更なる目的は、ほとんど完全にインプリントストロークのためにリニアアクチュエータの制御変位を利用できるようにすることである。これらの目的は、請求項の特徴によって達成される。
【発明の概要】
【０００９】
これらの目的を達成するために、本発明は、システムに使用される部品の許容誤差と、基板の許容誤差とが、例えばウェッジを用いることにより予め粗く補償されることにより、残りの精密なウェッジエラー補償には、リニアアクチュエータの制御変位の少しの部分、例えば１０％しか必要でなくなるという基本的な考えから始まったものである。したがって、基板を加工するためのインプリントストロークに、リニアアクチュエータの残りの制御変位をほとんど完全に利用することができる。
【００１０】
ウェッジエラーを補償するためのウェッジエラー補償ヘッドは、静止部と可動部とリニアアクチュエータとを備える。可動部はリニアアクチュエータを介して静止部に連結されている。各リニアアクチュエータの一端は、ウェッジエラー補償ヘッドの静止部または可動部の一方に直接連結されるか、又は、ウェッジエラー補償ヘッドの各部のカウンターベアリングで終端となる。各リニアアクチュエータの他端とウェッジエラー補償ヘッドの他の部分との間に、例えばウェッジを差し込むことにより、粗い補償がなされる。好ましくは、例えば１２０°の方位角間隔で基準面内において対称的に配置される３つのリニアアクチュエータが用いられる。これにより、ウェッジエラー補償ヘッドの可動部は、ウェッジエラー補償ヘッドの静止部に対して所望の位置に位置付けられ得る。
【００１１】
ウェッジにより、基板を含むシステムの部品の許容誤差の粗い補償が可能となる。例えば、一方の縁部から他方の縁部に向かって厚みが減少するような厚みが一定でない基板の場合、基板に構造をインプリントするためにマスクに対して基板が略平行となるように、ウェッジによりウェッジエラー補償ヘッドの可動部が位置合わせされ得る。リニアアクチュエータによって、基板とマスクとの平行性は細かく修正されることができ、最終的に、リニアアクチュエータを一様に利用することにより、基板を構築するためのインプリントストロークが実行され得る。
【００１２】
装置のコンパクト設計を実現するために、ウェッジは、ウェッジエラー補償ヘッドの可動部または静止部に一体化されてもよい。ウェッジエラー補償ヘッドの可動部は、基板を受けるために用いられてもよい。この場合、基板を備えたウェッジエラー補償ヘッドの可動部は、基板に構造をインプリントするために静止部に向けて押し込まれる。これに代えて、ウェッジエラー補償ヘッドの可動部上にマスクが配置されてもよく、これにより、リニアアクチュエータを利用することで、インプリント動作を実行するためにマスクが静止基板に向かって押し込まれる。
【００１３】
リニアアクチュエータは、好ましくは圧電素子を含む。リニアアクチュエータの偏位またはウェッジの偏位は、リニアアクチュエータ毎またはウェッジ毎にそれぞれ制御部により個別に行われる。ウェッジは、好ましくは空気圧で偏位、すなわち移動される。
【００１４】
一実施形態によれば、リニアアクチュエータは、高精密であり、非常に小さな動作範囲しか有さない（ｎｍ単位の範囲での制御変位を有する）。
【００１５】
マスク又は基板を受け、可動部の表面に接触するための静止ホルダに設けられた測定プローブによって、前記ホルダに対するウェッジエラー補償ヘッドの可動部の位置が測定されてもよい。これに代えて、他のセンサが用いられてもよい。該センサは、ウェッジエラー補償ヘッドの可動部上に取り付けられたセンサピンの位置を測定する。これらの測定プローブ又はセンサは少なくとも３つ用いられることが好ましい。
【００１６】
ブレーキを用いることによって、ウェッジエラー補償ヘッドの可動部の位置は、ウェッジエラー補償ヘッドの静止部に対してロックされてもよい。
【００１７】
別の実施形態において、ウェッジは、ウェッジエラーを補償するために能動的に位置合わせされない。この場合、ウェッジエラー補償手段の可動部を位置合わせしてロックした後にのみ、リニアアクチュエータとウェッジエラー補償ヘッドの一部との間で隙間を埋めるためにウェッジが移動される。これによっても、ウェッジエラーの粗い補償が実現される。ブレーキを解放した後、精密なウェッジエラー補償を実行するために、リニアアクチュエータの制御変位は僅かしか必要でなくなる。
【００１８】
本発明に係るウェッジエラー補償は、次のように説明され得る。第１に、基板を含めてシステムで使用される部品の許容誤差により生じるウェッジエラーは、ウェッジを位置付けることによって粗く補償される。その後、依然として存在し得る僅かなウェッジエラーは、リニアアクチュエータによって精密に補償される。したがって、リニアアクチュエータの略最大の制御変位は、続くインプリントストロークにおいてもまだ利用することができる。
【００１９】
詳細には、本発明に係るウェッジエラー補償は次のように実行されてもよい。第１に、ウェッジエラー補償ヘッドひいてはその可動部が、静止ホルダに配置されたマスクに向かって押し込まれ、これにより、ウェッジエラー補償ヘッドの可動部の位置が、この位置に決定され得る。ブレーキを用いることにより、マスクと、ウェッジエラー補償ヘッドの表面またはウェッジエラー補償ヘッド上の基板の表面との間の角度がロックされる。続いて、ウェッジエラー補償ヘッドひいてはウェッジエラー補償ヘッドの可動部がマスクから離反するように移動される。その後、リニアアクチュエータとウェッジエラー補償ヘッドの可動部との間でウェッジが移動される。続いて、ブレーキが解放される。測定プローブ又はセンサによりウェッジエラー補償ヘッドの可動部の位置を確認することにより、適宜ウェッジが再調整され得る。ただし、このウェッジの再調整は省略されてもよい。ここで、ウェッジエラー補償ヘッドの可動部の位置の粗い調整は完了する。続いて、ウェッジエラー補償ヘッドの可動部の位置は、リニアアクチュエータにより精密に調整される。ウェッジエラーと生じ得る許容誤差との前記粗い補償には、リニアアクチュエータの制御変位が必要なかったため、ウェッジエラーの精密な補償の後において、リニアアクチュエータの制御変位の略全部をインプリントストロークに利用することができる。
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明についてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ウェッジエラー補償ヘッドの可動部の位置の測定（基準測定）前におけるウェッジエラー補償装置を示す断面図である。
【図２】基準測定中におけるウェッジエラー補償装置を示す断面図である。
【図３】ウェッジエラーの測定および補償の後であってインプリントストロークの前におけるウェッジエラー補償装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、能動的ウェッジエラー補償のための装置の断面図を示す。該装置は、基板５に構造をインプリントするのに適している。該装置は、本発明に係るウェッジエラー補償ヘッド２と、基板５に前記構造をインプリントするためのマスク（又はパンチ）６が固定されるホルダ１とを備える。
【００２３】
ウェッジエラー補償ヘッド２は、可動部４と静止部３とを備える。可動部４と静止部３との間には圧縮ばね１４が設けられている。油圧または空気圧の操作手段１７を用いることにより、可動部４に固定されたピストン１９が、静止部３に配設された前記手段１７における負圧によって静止部３に向かって移動されるため、可動部４と静止部３とが互いに接近するように移動され得る。複数のブレーキ７によって、可動部４は静止部３に対してロックされ得る。取り扱われる基板５は、ウェッジエラー補償ヘッド２の自由表面に取り付けられる。
【００２４】
ウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４は、さらに、リニアアクチュエータ８を介してウェッジエラー補償ヘッド２の静止部３に連結されている。一端において、前記リニアアクチュエータは、ウェッジエラー補償ヘッド２の前記静止部に直結されている。リニアアクチュエータ８の他端には支持要素１６が設けられている。この目的で設けられたチャンネルＫ内でウェッジ（wedge）９が移動されることができ、これにより、一方においては、支持要素１６とウェッジ９との接触が、他方においては、ウェッジ９と可動部４との接触が成し遂げられ得る。図１は２つのリニアアクチュエータ８を示す。好ましくは、ウェッジエラー補償ヘッド２は、（インプリント方向Ｚに見られるように）１２０°の方位角間隔で対称的に配置された３つのリニアアクチュエータ８を備える。さらに、リニアアクチュエータ８は、圧電素子を含むことが好ましい。全てのアクチュエータ８の同時の偏位により、マスク６に向けてウェッジエラー補償ヘッドの可動部４を基板５と共に押し込むインプリントストロークを生じさせる。
【００２５】
マスク６に加えて、スペーサ１８も、ホルダ１に取り付けられている。スペーサ１８は、マスク６と基板５との間に差し込まれ得る。
【００２６】
図１に係る装置は、測定プローブ１５を更に備える。測定プローブ１５は、ホルダ１の穴を通って測定ヘッド１２に接続されている。
【００２７】
測定ヘッド１２は、測定プローブ１５の移動または位置を検出し、対応する信号をコントローラ（図示せず）に供給する。前記測定プローブは、その自由端すなわち先端部により、ウェッジエラー補償ヘッドの可動部４の位置を検出するために該可動部４の表面に当接可能である。好ましくは、インプリント方向Ｚに対する方位において１２０°ずつオフセットされ、対応する測定ヘッド１２を備えた少なくとも３つの測定プローブ１５が、可動部４の位置を平面内において正確に測定できるようにするために用いられる。
【００２８】
ウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４に固定されたセンサピン１１の移動または位置を検出するためのセンサ１３が、ウェッジエラー補償ヘッド２の静止部３に設けられている。好ましくは、センサ１３とセンサピン１１とのペアが少なくとも３組使用され、これら３組のペアは、インプリント方向Ｚに対する方位において１２０°ずつオフセットされている。センサ１３とセンサピン１１とは、ウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４の位置を測定するための更なる可能性を提供する。
【００２９】
ウェッジエラー補償ヘッド２全体は、リフト手段２０によりインプリント方向Ｚに移動され得る。例えば、基板５及び／又はマスク６を交換するためにリフト手段２０によりウェッジエラー補償ヘッド２をホルダ１から遠く離れるように移動させることが必要である。
【００３０】
図２は、ウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４の位置を検出しているときのウェッジエラー補償装置の断面図を示す。後にウェッジエラーを補償できるようにするために、先ず、基準測定が実行されなければならない。基板５とマスク６との間の角度が最小であるとき、すなわち、これら２つの要素が最適に平行に並べられるときのウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４の位置が測定されなければならない。この目的のために、基板５とマスク６との間にスペーサ１８が差し込まれてもよい。この場合、可動部４は、スペーサ１８が基板５とマスク６との両方に接触するまで、マスク６の方向に移動される。
【００３１】
測定プローブ１５又はセンサ１３によって基準測定が実行される。これに代えて、基準測定は、スペーサ１８を用いることなく、マスク６と基板５とが直接接触することで実行されてもよい。
【００３２】
図２は、基準測定の後に、ウェッジ９が可動部４と支持要素１６との両方に接触する目的で、設けられたチャンネルＫ内でウェッジ９が移動された状態を示す。ウェッジ９は、圧搾空気用の連絡部１０により空気圧で移動される。
【００３３】
図３は、スペーサ１８を除去した後の本発明に係る装置を示す。ウェッジエラーと、基板５を含めてシステムで使用される部品の許容誤差とは、ウェッジ９によってすでに粗く補償されている。ウェッジエラーは、リニアアクチュエータ８を用いることにより精密に補償される。粗い補償は既に実行されているため、精密な補償には、リニアアクチュエータ８の僅かな制御変位のみが必要となる。例えば、精密な補償には、リニアアクチュエータ８の最大限利用可能な制御変位の約１０％しか必要でない。したがって、リニアアクチュエータ８の最大制御変位の約９０％は、次のエンボス又はインプリントのストロークに利用することができる。
【００３４】
以下、本発明に係るウェッジエラー補償の一連のステップの一例について説明する。
【００３５】
ステップ１では、先ず、前記ウェッジが、該ウェッジの基本位置にあるかどうかが確認される。ウェッジが基本位置になければ、ウェッジは基本位置に移動される。基本位置は、図１に示すようにウェッジ９がリニアアクチュエータ８から遠く離れた外側の位置にあるときの位置である。
【００３６】
ステップ２では、基板５又は可動部４がマスク６と平行に並べられるように、ウェッジエラー補償ヘッド２がマスク６と逆の方向へ移動される。
【００３７】
ステップ３では、ウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４の位置が測定される。この基準測定は、ウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４をインプリント前の正確な位置に再調整できるようにするために必要である。
【００３８】
ステップ４では、基板５又はウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４とマスク６との間の角度が、ブレーキを用いることによってロックされる。
【００３９】
ステップ５では、ウェッジエラー補償ヘッド２がマスク６から離反するように移動する。
【００４０】
ステップ６では、リニアアクチュエータ８とウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４との間でウェッジ９を移動させることにより、ウェッジ９が固定される。
【００４１】
ステップ７では、ウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４が、前記手段１７のピストン１９によりリニアアクチュエータ８上に引き込まれる。
【００４２】
ステップ８では、ブレーキ７が解放される。そして、ウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４の位置が、ウェッジ９の位置によって決定される。
【００４３】
ステップ９では、ウェッジ９の位置が確認および改善され得る。
【００４４】
ステップ１０では、ウェッジエラーがリニアアクチュエータ８により能動的に精密に補償される。ステップ３で測定されたウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４の位置が基準位置として使用される。
【００４５】
これにより、リニアアクチュエータ８を同期制御することによる前記のＺ方向におけるインプリントストロークの準備が整う。
【００４６】
以上では、静止ホルダ１を備えたマスク６と、可動部４上にある基板５とに基づいて、本発明が説明された。本発明に係る図１〜図３に示される実施形態に代えて、マスク６は、ウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４上に配置されてもよく、この場合、これに応じて、基板５はホルダ１に固定される。
【００４７】
さらに、以上では、上記の粗いウェッジエラー補償をできるだけ正確に実行するために、ウェッジ９が能動的に移動され得ることを説明した。別の実施形態では、基準位置を測定し、ウェッジエラー補償ヘッド２の可動部４をロックした後のみ、前記移動可能なウェッジが、リニアアクチュエータ８とウェッジエラー補償ヘッドの一部との間を一度だけ移動される。ウェッジは、リニアアクチュエータ８と、ウェッジエラー補償ヘッドの対応部分とにすでに接触可能であるが、関連要素の位置に変化をもたらさない。
【００４８】
別の実施形態において、ウェッジとリニアアクチュエータ８又はウェッジエラー補償ヘッドの対応部分とが接触しない程度にのみウェッジが移動される。このウェッジの制御変位は、例えば好適なセンサによりモニタされ得る。ウェッジが位置付けられた後、ブレーキが解放される。ウェッジの位置付けにより、ウェッジエラーはすでに粗く補償される。精密なウェッジエラー補償のために、リニアアクチュエータの僅かな制御変位のみが必要となる。
【００４９】
別の実施形態において、圧縮ばね１４に代えて伸張性のあるばねを用いることができる。この場合、伸張性のあるばねは可動部４と静止部３との間に配置される。この場合、可動部４と静止部３とは、油圧または空気圧の操作手段１７を用いることによって、互いから離間するように移動されることができ、このことは、可動部４に固定されたピストン１９が、静止部３に位置付けられた前記手段１７における正圧により、静止部３から離反するように移動されることでなされる。
【図１】
0005600757.tif 000002
【図２】
0005600757.tif 000003
【図３】
0005600757.tif 000004