(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールドであって、
凹凸パターンが形成されている第１の面と、該モールドの厚さ方向に関して、該第１の面と反対側にある第２の面とを有するモールド本体と、
該第２の面に、あるいは該第１の面と該第２の面との間に設けられており、且つ該凹凸パターンを該第１の面の面内方向に変形させるためのサイズ調整部材と、
を有することを特徴とするモールド。
【請求項２】
前記サイズ調整部材は、前記第１の面の面内方向に伸縮可能な第１の伸縮層であることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
【請求項３】
前記サイズ調整部材は、前記第１の伸縮層と、該第１の伸縮層と伸縮可能な方向が異なる第２の伸縮層を含む構成とされていることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
【請求項４】
前記第１及び第２の伸縮層が、圧電素子層である請求項３に記載のモールド。
【請求項５】
前記サイズ調整部材は、前記第２の面に積層された少なくとも二つの伸縮層を備え、該二つの伸縮層は前記パターン層の加工面と平行な面における異なる２方向に伸縮駆動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
【請求項６】
前記モールドと同じ厚さで、且つ同じ材料からなる支持体が、前記第２の面側に積層されていることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
【請求項７】
前記サイズ調整部材が、前記第２の面内方向に、独立して制御可能な複数のサイズ調整要素を備えていることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
【請求項８】
前記モールドの側面に外力を加えるための圧電素子が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
【請求項９】
請求項１に記載のモールドを保持するための保持部、
前記サイズ調整部材によるサイズ調整量を制御するための制御部、及び
前記モールドが有する凹凸パターンが転写される被加工物を支持するための支持部、を有することを特徴とするパターン転写装置。
【請求項１０】
モールドが有するパターンを用いて、被加工物にパターンを形成するためのパターン形成方法であって、
請求項１に記載の前記モールドを用意し、
前記モールドと対向して配置される該被加工物を用意し、
前記サイズ調整部材を用いて、前記モールドのサイズを調整し、
前記モールドが有する前記凹凸パターンと前記被加工物とを接触させることを特徴とするパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールド、パターン転写装置、及びパターン形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板上に所望のパターンを転写する代表的な技術として、半導体プロセスで使用される露光技術が挙げられる。
一般的な光を用いた露光技術では、光源の短波長化や光学系の進歩などにより解像度が著しく向上し、それによって露光パターンの一層の微細化が図られ、それに伴い半導体集積回路の微細化が実現されてきた。
現在では、ＡｒＦエキシマレーザー（λ＝１９３ｎｍ）を用いて１００ｎｍ以下といった極めて微細なパターンの露光も行われている。
また、より微細なパターンに対応するＦ２エキシマレーザー（λ＝１５７ｎｍ）を使用した露光技術や、更には次世代の露光技術としてＥＵＶ（超紫外線）露光やＸ線露光、電子線露光といったものも検討がなされている。
以上のように、露光技術は次世代に向けて進展する一方で、新たな微細加工技術も登場してきている。
【０００３】
具体的には、非特許文献１に紹介されているように、モールド上の微細な構造を、樹脂や金属等の被加工部材に加圧転写する微細加工技術が開発され、注目を集めている。
この技術は、ナノインプリントあるいはナノエンボッシングなどと呼ばれ、次世代の半導体製造技術としての期待が高まっている。
また、ナノインプリント法は、立体構造をウエハレベルで一括加工可能であり、幅広い分野への応用が期待されている。
すなわち、フォトニッククリスタル等の光学素子や、あるいはμ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）等のバイオチップの製造技術としての、応用が期待されている。
【０００４】
非特許文献２では、石英基板の表面に微細構造を作製してモールドとし利用する。ＵＶ硬化樹脂（紫外線硬化樹脂）を塗布した基板に押し付けて、ＵＶ光を照射し、固化させることでモールド上の微細構造を転写する方法が提案されている。
また、特許文献１では、ワークとの形状誤差に応じて、モールドのサイズを補正する際に、モールド（テンプレート）の側面にピエゾアクチュエータを配置し、このアクチュエータにより、モールドの側面に外力を加える。
これにより、モールドサイズの補正をする手段が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６６９６２２０号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｓｔｅｐｈａｎ  Ｙ．Ｃｈｏｕ  ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，Ｖｏｌ．６７，Ｉｓｓｕｅ  ２１，ｐｐ．３１１４−３１１６（１９９５）
【非特許文献２】Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＰＩＥ´ｓ  ２４ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｅｍｅｒｇｉｎｇ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＩＩＩ，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ，Ｖｏｌ．３６７６，Ｐａｒｔ  Ｏｎｅ，ｐｐ．３７９−３８９（Ｍａｒｃｈ  １９９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、露光技術で微細加工する際には、パターン自体に生じた変形を補正する場合、光学的な倍率補正によってその変形を補正することができる。これに対して、上記したインプリントではモールド自体がワークに直接接触してパターン形成を行うことから、露光技術のように光学的な補正方法を使用することはできない。これらを半導体製造工程に適用した場合を例にとって、以下に説明する。
【０００８】
露光技術による場合には、まず、Ｓｉウエハに感光性のレジストを塗布し、光露光装置によりレチクルの像を、光を用いてレジスト上に焼き付ける。
その後、現像工程により所望の形状のレジストパターンを得る。
次に、これをマスクとして、ウエハ上の所望の位置をエッチングしたり、あるいは成膜、イオン注入、研磨などを行う。続いて再度レジストを塗布し、前の層に重なるように位置決めをして次の層の露光を行い、同様の工程を繰り返す。
成膜工程においては、膜応力が発生したり、イオン拡散工程での熱応力などにより、作製されたパターン自体に変形が生ずる。
この変形を無視して次の層の露光を行うと、露光時の位置決め誤差がなかったとしても、前の層のパターン自体が変形しているため、上下の層に許容範囲外のずれが生じる恐れがある。
このため、光露光装置では、上記パターン自体に生じた変形を補正するために、光学的に倍率を補正をする機能を搭載する場合がある。
【０００９】
本発明に係るモールドは、
凹凸パターンが形成されている第１の面と、
該モールドの厚さ方向に関して、該第１の面と反対側にある第２の面とを有するモールド本体と、
該第２の面に、あるいは該第１の面と該第２の面との間に設けられており、且つ該凹凸パターンを該第１の面の面内方向に変形させるためのサイズ調整部材と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係るパターン転写装置は、
上記したモールドを保持するための保持部、
前記サイズ調整部材によるサイズ調整量を制御するための制御部、及び
前記モールドが有する凹凸パターンが転写される被加工物を支持するための支持部を有することを特徴とする。
また、本発明に係るパターン形成方法は、
上記したモールドを用意し、
前記モールドと対向して配置される該被加工物を用意し、
前記発熱体を用いて、前記モールドのサイズを調整し、
前記モールドが有する前記凹凸パターンと前記被加工物とを接触させることを特徴とする。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、新規な手法によりサイズ補正をすることができるモールドを提供することを目的とするものである。
また、本発明は、当該モールドを利用したパターン転写装置及びパターン形成方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るモールドは、
凹凸パターンが形成されている第１の面と、
該モールドの厚さ方向に関して、該第１の面と反対側にある第２の面と、
該第２の面に、あるいは該第１の面と該第２の面との間に設けられている発熱体と、
を有することを特徴とする。
また、本発明に係るモールドは、
凹凸パターンが形成されている第１の面と、該モールドの厚さ方向に関して、該第１の面と反対側にある第２の面とを有するモールド本体と、
該第２の面に、あるいは該第１の面と該第２の面との間に設けられており、且つ該凹凸パターンを該第１の面の面内方向に変形させるためのサイズ調整部材とを有することを特徴とする。
また、本発明に係るパターン転写装置は、
前記第１あるいは第２の本発明に記載したモールドを保持するためのモールド保持部、
前記発熱体に流す電流量を制御するための制御部、及び、
前記モールドが有する凹凸パターンが転写される被加工物を支持するための支持部を有することを特徴とする。
また、本発明に係るパターン形成方法は、
前記第１あるいは第２の本発明に記載したモールドを用意し、
前記モールドと対向して配置される該被加工物を用意し、
前記発熱体を用いて、前記モールドのサイズを調整し、
前記モールドが有する前記凹凸パターンと前記被加工物とを接触させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、新規な手法によりサイズ補正をすることができるモールド、パターン転写装置及びパターン形成方法、等を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るモールドを説明するための模式的断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るモールドとサイズ調整部材を備えている装置を説明するための模式的断面図である。
【図３】本発明の実施例１におけるモールドの構成を説明する図である。（ａ）はモールドを加工面（ワークと接する面）と平行な方向から見た図、（ｂ）は加工面に対して反対方向から見た図、（ｃ）は光透過抵抗層の構成例を説明する図、（ｄ）は別の形態による電極の配置構成を説明する図。
【図４】本発明の実施例１における加圧加工装置の構成を説明する図。
【図５】本発明の実施例２におけるモールドを説明する図であり、（ａ）はモールドを加工面（ワークと接する面）に対して反対方向から見た図、（ｂ）及び（ｃ）はモールドをサイズ変更させる動作の説明図、（ｄ）は光透過抵抗層の構成例を説明する図。
【図６】本発明の実施例３におけるモールドの構成を説明する図である。（ａ）はモールドを加工面（ワークと接する面）と平行な方向から見た図、（ｂ）はモールドの構成要素を説明するため層毎に分割して示した斜視図。
【図７】本発明の実施の形態に係るサイズ調整部材を備えているモールドを説明するための模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態におけるモールドについて説明する。
図１に、本実施形態に係るモールドを説明するための模式的断面図を示す。
図１（ａ）において、１０００は、凹凸パターンを有するモールドを指している。
１０５０は、当該パターンが形成されている第１の面（加工面と記載する場合もある。）を、１０５５は、モールドの厚さ方向に関して、第１の面と反対側にある第２の面を、それぞれ示している。
１０１０は、モールドのサイズを変形させるための発熱体である。
【００１５】
モールドの凹凸パターンのサイズを変形させることができれば、発熱体の位置や大きさは特に限定されるものではない。図１（ａ）のように、モールドの厚さ方向の断面図を見たときに、部分的に設けてもよいし、図１（ｂ）のように第２の面全面に設けてもよい。
更に、発熱体１０１０の上に更に当該発熱体を被覆する被覆膜１０９０を設けてもよい。なお、モールドの厚さ方向とは、前記第１の面と第２の面に直交する方向である。
発熱体の位置も必ずしも第２の面である必要はなく、第１の面と第２の面間に設けることもできる。なお、第１の面自体を発熱体となり得る材料で構成してもよい。
被覆する材料としては、例えば、放熱し難い材料を用いたり、モールドの構成材料と同一の材料を用いることができる。
【００１６】
また、図１（ｃ）のように、モールドに、発熱体１０１０を埋め込んでもよい。凹凸パターンのサイズ補正を行うためには、発熱体の位置は、なるべく第１の面１０５０に近い方が良い。
図１（ｃ）のように埋め込まれた発熱体は、例えば、モールドをシリコンで形成し、発熱体となる領域に、リン、砒素、アンチモン、ボロンなどをイオン注入することによりｐ＋あるいはｎ＋にする。
そして、当該領域に電流を流すことで発熱体として機能させることができる。
【００１７】
図１（ａ）から（ｃ）で示した発熱体が電流を流すことにより発熱する場合は、電流を流すための電極をモールド自体に設けてもよいし、電気的に発熱体と接続できるのであれば、モールドを保持するためのホルダー部に電極を設けておいてもよい。
発熱体とは、例えば電流を流すことで発熱する抵抗膜や、電磁誘導を利用するものが挙げられる。
モールドは、光硬化性の樹脂を使用するインプリント方法においては、光透過性の物質（例えば、石英、パイレックス（登録商標）、サファイアなど）で構成される。勿論光を用いて透過させる必要が無い場合は、ＮｉやＣｒなどの金属材料やシリコンなどを用いることもできる。
【００１８】
本実施形態に係るモールドは、発熱体から前記凹凸パターンへの熱伝導により、前記凹凸パターンのサイズを補正可能に構成されている。熱伝導を用いることで、輻射を利用する場合に比べ、高速に加熱し易い。
また、前記発熱体を、モールドの第２の面あるいは、第１の面と第２の面との間に複数設けることができる。その例を図５に示している。
図５の詳細は後述するが、発熱体である光透過性を有する抵抗層３０１、３０２、３０３、３０４をモールドの裏面に設けておく。
これにより、モールドの裏面（第２の面）の面内方向に等方的なサイズ補正のみならず、電流を流す抵抗層を適宜選択することで非等方的なサイズ補正も可能となる。
図５の例では、モールドの裏面に発熱体を４つ設ける例を示したが、より多くの発熱体を利用することで、より厳密なサイズ補正が可能となる。
【００１９】
複数の発熱体を用いる場合には、それらは互いに独立して発熱制御可能であることが望ましい。
複数の発熱体は、図５のように前記第１の面の面内方向に複数設けるのがよい。なお、どのようなインプリント法に適用するかにも依るが、前記発熱体は、光透過性を有することが望ましい。例えば、紫外線硬化の樹脂にパターンを転写する場合には、紫外線に対して吸収の少ない材料で発熱体を構成する。
なお、モールドの内部に発熱体を埋め込んだり（図１（ｃ））や発熱体をモールドと他の層で挟持することにより、外部への放熱が抑制されるので、発熱体からの熱を効果的に凹凸パターン側に伝えることができる。
【００２０】
本実施形態においては、上記構成を適用して、モールド自体に変形機能を持たせ、ワークとの形状誤差に応じて、モールドのサイズを等方的に、あるいは部分的に変形させ、その形状誤差を補正するように構成することができる。
例えば、モールドのサイズを等方的に変形させるに際しては、透明な材料で形成されたパターン層の加工面と反対側の面に光透過性の発熱層（電気抵抗層）を形成し、この発熱層（電気抵抗層）と電極とを電気接続させた構成とする。
このような構成のもとで、電極を駆動し抵抗層に電流を流して発熱させ、モールドを加熱して熱膨張させることで、モールド全体を伸縮させてワークとの形状誤差を補正することが可能となる。
【００２１】
また、モールドのサイズを部分的に変形させるに際しては、パターン層の加工面と反対側の面に形成された光透過性の発熱層（電気抵抗層）を、加工面方向に複数の部分に分割し、この分割された部分毎に前記電極を駆動制御可能に構成する。これによってモールドを複雑な形状に変形させることができ、様々な形状誤差に対応することが可能となる。
なお、上記構成例では、抵抗層に電流を流して発熱させる構成を用いたが、本発明はこのような抵抗加熱に限られるものではない。例えば、前記パターン層の加工面反対側の面を、前記発熱層（電気抵抗層）に代えて誘導加熱をおこさせる導電層で形成し、誘導加熱を生じるように構成してもよい。
【００２２】
発熱体を用いる場合は、モールドのサイズを拡大させる方向にしか変形できないが、予め転写しようとしているパターンを縮小した凹凸パターンを備えたモールドを採用することで、実質的なモールドのサイズ補正が可能となる。
また、本実施形態においては説明した発熱体に替えて、吸熱あるいは冷却機能のある熱伝素子（例えば、ペルチェ素子）を採用することもできる。
なお、下記第２の実施形態において詳述するが、本実施形態に係る発明に、米国特許第６６９６２２０号明細書）に記載した技術、即ち、ピエゾアクチュエータによりモールドの側面から外力を加える技術を併用することもできる。
斯かる場合にも、モールドの側面から加えられる外力だけによることなくモールドサイズ（あるいはパターンサイズ）を変形させることができるので、本実施形態に斯かる発明は有用である。
なお、モールドのサイズ変形量は、例えば、モールドの温度とそのサイズ（あるいはサイズ変化量）の関係についてのデータベースを予め用意してそれを利用することで、モールドのサイズ制御が可能となる。
【００２３】
［第２の実施形態］
つぎに、本発明の第２の実施形態におけるサイズ調整部材を備えているモールドについて説明する。
図２に、本実施形態を説明するための模式的断面図を示す。
本実施形態におけるモールドは、図２に示すように凹凸パターンが形成されている第１の面１０５０と、該モールドの厚さ方向に関して、該第１の面と反対側にある第２の面１０５５とを有するモールドにおいて、以下の特徴を有する。
該凹凸パターンを該第１の面の面内方向に変形させるためのサイズ調整部材２０１０が、モールド本体における第２の面１０５５に設けられている。
第１の実施形態で図１を用いて説明したように、当該サイズ調整部材を第２の面に設けてもよいし、第１の面１０５０と第２の面との間に設けてもよい。
サイズ調整部材とは、例えば、前記第１の面（あるいは第２の面）の面内方向に伸縮可能な伸縮層である。このような伸縮層を必要に応じて複数層設けることもできる。
例えば、サイズ調整部材を、第１の伸縮層と、該第１の伸縮層と伸縮可能な方向が異なる第２の伸縮層とで構成することができる。伸縮層としては、圧電素子層が挙げられる。
【００２４】
なお、２つの伸縮層は、図５の発熱体の例で示すように面内方向に区分けして配置することもできるが、以下のように積層することもできる。
例えば、該二つの伸縮層を、前記パターン層の加工面と平行な面の面内方向（即ち、第１の面の面内方向）において、異なる２方向に伸縮駆動可能となるように構成する。
また、圧電素子からなる伸縮層を２層設け、これらに個別に電圧を印加することにより、異なる２方向にそれぞれ変形制御することができる。圧電素子を用いる場合は、温度変化を生じることなく、異方性を持った形状誤差の補正が可能となる。
更にまた、第２の面１０５５に、サイズ調整部材２０１０を設けておき、更に該部材の上に、前記モールドと同じ厚さで、且つ同じ材料からなる支持体を積層することも好ましい形態である。
【００２５】
本実施形態においては、サイズ調整部材として、上記伸縮層を適用できることは勿論であるが、前述の第１の実施形態で説明した発熱体をサイズ調整部材として採用することもできる。
即ち、サイズ調整部材として、熱電効果を利用した素子（ペルチェ素子など）を適用することができる。熱電効果を利用した素子としては、吸熱機能や冷却機能を有する素子を採用できる。発熱体やペルチェ素子など両者を併用することもできる。
更にまた、本実施形態に係る発明に、既述の文献（米国特許第６６９６２２０号明細書）に記載した技術、即ち、ピエゾアクチュエータによりモールドの側面から外力を加える技術を併用することもできる。
斯かる場合、モールドの破損を予防する為に、ピエゾアクチュエータがモールドに加える外力を小さくしてモールドのサイズを補正し、当該補正では不足する部分を、前述の発熱体や伸縮層やペルチェ素子などのサイズ調整部材を用いてサイズ補正を行うのである。
勿論、まず第２の面側から、サイズ調整部材によりモールドのサイズを補正した後、ピエゾアクチュエータなどにより側面に外力（引っ張り、あるいは圧縮）を加えて、サイズ補正を行うことができる。その逆でもよい。モールドの裏面側（第２の面側あるいはモールド内部）からの補正、及びモールド側面側からの補正の２つの補正機構により、サイズ調整を行うのである。
【００２６】
以下に、モールドの側面から外力を加えサイズ補正をする一例について説明する。
図７に、本実施形態に係るサイズ調整部材を備えているモールドを説明するための模式的断面図を示す。
図７（ａ）において、７９００は、モールド２０００の側面から外力を加えるためのピエゾアクチュエータである。２０１０は上述したサイズ調整部材である。
７００１はモールドの裏面側を支持するための支持部であり、また７００２はモールドの側面側を支持するための支持部である。
図７（ｂ）は、図７（ａ）の上面図に該当する。モールドの裏面側に配置されているサイズ調整部材２０１０が見えるように描いており、支持部７００１等は、省略している。
モールドの側面の複数箇所にピエゾアクチュエータ７９００を配置した例を示している。
これら圧電素子からなるピエゾアクチュエータは、個々独立して制御可能であることが好ましい。
以上の構成により、モールドの側面から外力を加えサイズ補正をすることが可能となる。
【００２７】
［第３の実施形態］
つぎに、本発明の第３の実施形態におけるパターン転写装置について説明する。
本実施形態は、前記第１あるいは第２の実施形態で説明したモールドあるいはモールドを備えた装置を利用して構成した、パターン転写装置に関する。
詳細は、後述する実施例において、図４を用いて説明するが、パターン転写装置として、該モールドを保持するためのモールド保持部２５０を備えている。
そして、補正量を制御する制御部（あるいは、前記発熱体に流す電流量を制御する制御部や前述のサイズ調整手段による調整量を制御する制御部）を有することが特徴である。
このような装置は、光硬化性の樹脂を使用する光インプリント方式や熱インプリント方式などとして利用できる。
【００２８】
［第４の実施形態］
つぎに、本発明の第４の実施形態におけるパターン形成方法について説明する。
本実施形態に係るパターン形成方法は、モールドが有するパターンを用いて、被加工物にパターンを形成するための方法である。
具体的には、前述の実施形態１あるいは２において説明したモールドや、装置を用意する。
その後、当該モールドと対向して、被加工物を配置する。
そして、前記発熱体などのサイズ調整部材を用いて、前記モールドのサイズを調整する。
サイズが調整された状態で、前記モールドが有する凹凸パターンと、前記被加工物とを接触させる。
そして、紫外線などの光照射や加熱によりパターンを転写する。例えば、シリコン基板上の樹脂やレジストに、前記モールドが有する凹凸パターンを転写するのである。
【００２９】
ここで、被加工物（ワークという場合もある。）は、基板自体、あるいは基板上に樹脂などの被覆層を設けた部材を意味する。
基板としては、基板の材料としては、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板等の半導体基板、あるいはこれら半導体基板に樹脂をコートしたもの、あるいは樹脂板、ガラス基板、等を用いることもできる。更に、これらの材料からなる基板に、薄膜を成長させたり、貼り合わせたりして形成される多層基板も使用できる。勿論、石英基板などの光透過性の基板を使用することもできる。
【００３０】
被覆材として用いられる樹脂の硬化は、例えば紫外線をモールド側から被覆材に照射することにより行われる。光硬化性樹脂の例としては、ウレタン系やエポキシ系やアクリル系などがある。
勿論、本実施形態は、光インプリント法に限られるものではない。フェノール樹脂やエポキシ樹脂やシリコーンやポリイミドなどの熱硬化性樹脂や、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネ−ト（ＰＣ）、ＰＥＴ、アクリルなどの熱可塑性樹脂を用いることもできる。
さらに、被覆材には、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）を利用することもできる。
なお、パターンの転写は、石英基板やシリコン基板などに直接行うこともできる。
【実施例】
【００３１】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用して等方的にモールド全体のサイズの補正を可能とした加圧加工用モールドを作製する。
図３（ａ）、（ｂ）に本実施例のモールドの構成を示す。図３（ａ）はモールドを加工面（ワークと接する面）と平行な方向から見た図であり、図３（ｂ）は加工面に対して反対方向から見た図である。
図３（ａ）、（ｂ）において、１００はモールド、１０１は光透過抵抗層、１０２は電極（ａ）、１０３は電極（ｂ）、１０４はパターン層である。
光透過性のパターン層１０４の加工面には、所望の形状が微細な凹凸として刻まれている。上記加工面と反対側には、光透過抵抗層１０１がパターン層１０４と一体となって形成され、さらに光透過抵抗層１０１の４辺のうち対向する２辺に装置との間で良好な電気的接続をとるため電極（ａ）１０２、電極（ｂ）１０３が設けられている。
【００３２】
つぎに、本実施例のモールド１００の作製方法の一例について説明する。
まず、パターン層１０４となる石英ウエハを正方形に切り出し、２辺をメタルマスクで覆い、光透過抵抗層１０１となるＩＴＯをスパッタ法にて成膜する。
次に、ＩＴＯ膜以上の膜厚で電極（ａ）１０２、電極（ｂ）１０３となる金を蒸着法にて成膜し、ＩＴＯ膜全面が露出するまで研磨を行う。
次に、ここまで加工を行った面の反対面に電子線レジストを塗布し、電子線描画機で所望のパターンを描画する。これを現像した後、ドライエッチングによりパターン層１０４をエッチングする。
最後に、残ったレジストをアッシングや溶剤洗浄等で除去して、図３（ａ）、（ｂ）に示すモールド１００が完成する。
【００３３】
図３（ｃ）に、本実施例で形成した光透過抵抗層１０１の構成例を示す。
本実施例では、図３（ｃ）に示すような蛇行した光透過抵抗層１０１を形成した。このような蛇行した形状の光透過抵抗層１０１は、ＩＴＯ成膜時のマスクにこのような蛇行した形状のものを用いることによって形成してもよいし、あるいは成膜後にさらにパターニングするなどして形成してもよい。
このような蛇行した光透過抵抗層１０１を形成することで、電極（ａ）１０２及び電極（ｂ）１０３と光透過抵抗層１０１との抵抗比によらず、各部分で流れる電流量を均一化することが可能となる。これにより、モールドの製造コストは若干上昇するが、発熱量の均一化のためには有効な構成を得ることができる。
【００３４】
なお、各部材の材質、加工方法等は上記したものには限られない。例えば、石英ウエハの代わりにサファイヤ基板など他の光透過性材料を用いてもよく、またＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の代わりにＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）など他の光透過性の抵抗材料を用いてもよい。あるいは、Ｔａなどの金属材料を加工に必要な光量が透過する程度に薄く成膜してもかまわない。
また、加工方法についても、電子線リソグラフィーの代わりに、ＦＩＢ加工や光リソグラフィーなど所望のものを適用することが可能である。
さらに、電極（ａ）１０２、電極（ｂ）１０３を形成せず、光透過抵抗層１０１に装置側の接点を接触させるように構成してもよい。これにより電気的接続性には劣るもののモールド作製コスト低減のためには有効な構成を得ることができる。
また、電極の配置構成についても上記以外の構成を採ることができる。
図３（ｄ）に、本実施例における別の形態による電極の配置構成を示す。
図３（ｄ）に示すように、光透過性の電極（ａ）１０２及び電極（ｂ）１０３を、光透過抵抗層１０１と同様に加工面の鉛直方向に積層して構成することも可能である。この場合、厚みが増して光透過性は落ちる場合もあるが、モールド裏面（パターン層１０４と反対の面）が電極（ａ）１０２のみで構成されるため、研磨工程等を経なくても平坦性が確保し易くなる。そのため、モールドコストの低減や、特に平坦性が要求される場合、パターン層１０４が先に形成されている場合、等において有効な構成を得ることができる。
【００３５】
つぎに、本実施例のモールドを備えた加圧加工装置について説明する。
図４に本実施例のモールドを備えた加圧加工装置の構成を示す。この加圧加工装置は、上述の実施形態で説明したパターン転写装置に該当する。
図４において、２０１は筐体、２０２はｘ，ｙ，θｚ駆動機構、２０３はｚ，θｘ，θｙ駆動機構、２０４はＵＶ光源、２０５はスコープ、２０６は補正用接点である。
２０７は前述した本実施例によるモールド、２０８はワーク、２０９はプロセス制御回路、２１０は露光量制御回路、２１１は補正量検出回路、２１２は補正量制御回路、２１３は姿勢制御回路、２１４は位置制御回路である。２５０はモールド保持部である。
【００３６】
図４に示すように、前述した本実施例によるモールド２０７とＳｉウエハ上に光硬化樹脂をコートしたワーク２０８が対向して配置される。
モールド２０７とスコープ２０５は部材を介してｚ，θｘ，θｙ駆動機構２０３に接続されており、この部材のモールド２０７の取付部には電極（ａ）１０２、電極（ｂ）１０３に接触して電気的接続を取るための補正用接点２０６が設けられている。
スコープ２０５は、レンズ系とＣＣＤカメラから構成されており、ワーク２０８表面の情報を画像として取得する。ワーク２０８はｘ，ｙ，θｚ駆動機構２０２に取り付けられ、ｘ，ｙ，θｚ駆動機構２０２とｚ，θｘ，θｙ駆動機構２０３とは筐体２０１を介して接続される。
筐体２０１のモールド２０７の裏面側にあたる部分には、ＵＶ光源２０４が取り付けられている。
プロセス制御回路２０９は、露光量制御回路２１０、補正量検出回路２１１、補正量制御回路２１２、姿勢制御回路２１３、位置制御回路２１４に指示を出しプロセスを進めると共に、これらからの出力データを受け取る。
露光量制御回路２１０は、ＵＶ光源２０４を制御して露光を行う。
補正量検出回路２１１は、スコープ２０５の検出信号から補正量を計算し、補正量制御回路２１２は補正用接点２０６を通じてモールド２０７に通電しこれを変形させる。
姿勢制御回路２１３と位置制御回路２１４は、ｘ，ｙ，θｚ駆動機構２０２とｚ，θｘ，θｙ駆動機構２０３を駆動し、それぞれ、モールド２０７とワーク２０８との相対的な姿勢と位置を制御する。なお、ｘ，ｙ，ｚ，θｘ，θｙ，θｚの各軸の機構上の配置はこれに限られるものではなく、設計上適宜決められることは言うまでもない。
【００３７】
次に本実施例における加圧加工プロセスを説明する。
まず、ｚ，θｘ，θｙ駆動機構２０３を用いて前述のワーク２０８にモールド２０７を押し付ける。つぎに、ＵＶ光源２０４でＵＶ光を照射して光硬化樹脂を硬化させた後、ワーク２０８からモールド２０７を剥離することでパターン層１０４加工面の凹凸パターンをワーク２０８に転写する。
パターン層１０４加工面のパターンにはアライメントマーク（不図示）が含まれており、所望のパターンと一緒にワークに転写される。アライメントマークの形状は十字や長方形など光露光機で従来使われてきたものから適宜選択し、モールド２０７加工面の凹凸や、構成材料を変えることにより実現される。
【００３８】
モールド２０７加工面の大きさ（画角）は適宜選択できるが、ここでは説明のため２５ｍｍ□（２５ｍｍ×２５ｍｍの四角形という意味である。）とする。
ここで、ｚ，θｘ，θｙ駆動機構２０３を使用し、ワーク２０８の面内方向にモールド２０７とワーク２０８を相対移動させながら、転写されたパターンで埋めて行く。
すなわち、前述の加圧、露光、剥離を繰り返し、代表的な光露光機であるステッパ、スキャナ等のように、ワーク２０８の表面を２５ｍｍ□毎に転写されたパターンで埋めて行く。
なお、モールド作製コストは大きくなるが、より高いスループットを求める場合などには、ワーク大のモールド２０７を作製し、ワーク一括で加工を行うこともできる。
この後、ワーク２０８に作製された凹凸パターンをレジストパターンとして使用して、通常の半導体製造工程を行い、第１層の形成が完了する。
【００３９】
次にモールド２０７を第２層用ものに交換し、第１層が形成されたワーク２０８に再び光硬化樹脂をコートし、再びｘ，ｙ，θｚ駆動機構２０２に取り付ける。次に、ステッパ、スキャナ等、代表的な光露光機と同様の方法で、第１層のアライメントマーカーを検出して各誤差量を計測する。
本実施例においては、ｘ，ｙ，θｚ駆動機構２０２を用いてワーク２０８を移動させてから、ｚ，θｘ，θｙ駆動機構２０３を用いてスコープ２０５の焦点を合わせ、第１層のアライメントマーカーを撮影する。
この動作を複数のアライメントマーカーに対して行い、補正量検出回路２１１を用いて各画像の処理を行い、さらにｘ，ｙ，θｚ駆動機構２０２の移動量とから第１層の形成工程で生じたパターンの伸縮量を計算する。
また、同じ処理によってｘ，ｙ，θｚの誤差量が計算され、スコープ２０５の焦点位置とｘ，ｙ，θｚ駆動機構２０２の移動量とからｚ，θｘ，θｙの誤差量が計算される。これらが姿勢制御回路２１３と位置制御回路２１４の補正量として使用される。なお、第１層の形成工程で生じたパターンの伸縮量の計測には、測長ＳＥＭなどの計測装置を別に設けて、それによる測定データを使用してもかまわない。
【００４０】
ここで本実施例における第１、２層間の伸縮量補正について説明する。
第２層用のモールド２０７のパターン層１０４の加工面には、第１層用のものに対して第１層の形成工程で生じるパターンの伸縮を見込んだ量より全体的に縮小したパターンが作製される。
補正量制御回路２１２は、先に検出した伸縮量に応じた電流を光透過抵抗層１０１に流して発熱させ、モールド２０７全体を加熱する。
加熱されたモールド２０７は熱膨張により伸張し、パターン層１０４加工面のパターンが第１層の伸縮量に応じた大きさに補正される。
例えば、第２層用として全体的に５ｐｐｍ縮小したパターンを使用する。パターン層１０４の材質が線膨張係数０．５×１０−６の石英である場合、前述の計測の結果、第１層が２ｐｐｍ縮んでいたとすると、加熱により６℃モールド２０７の温度を上昇させることで、第１層と第２層のパターンの大きさを合わせることができる。
また、例えば、伸縮量が見込みを超えてしまった場合などにも、第２層以降のモールドを作り直すことなく、第１層加工時にモールドを伸張させることでも対応可能である。例えば前述の例に当てはめれば、第１層が７ｐｐｍ縮んでいた場合にはこのワークは破棄せざるを得ないが、新たなワーク２０８を用いて第１層用のモールドを２ｐｐｍ以上伸張させてから再度一連の加工を行うことで、対応可能である。
【００４１】
モールド２０７を加熱するための構成としては、本実施例以外の方式として、モールド取り付け部からの熱伝導により加熱する方法も考えられるが、このような方式ではモールド中心部までの距離が長くなるため温度の均一性を保つことが難しくなる。また、モールド以外の部材をも加熱せざるを得ないため、熱容量が大きく、応答速度が低下する。
これに対して、本実施例の方式は発熱部がモールド裏面全体にわたっており、また、伝熱方向である厚さ方向はそもそも加工の都合上、例えば数ｍｍ以下と距離が短いため温度の均一性を保つことが容易である。
さらに、加熱する部分が、ほぼモールドのみであるため、熱容量が小さく高い応答速度が得られる。
伸縮量が補正された後、第１層と同様に第２層のパターン転写が行われ、他の半導体製造工程を行われる。以上の動作を所望の層数繰り返し、デバイスを完成させる。
なお、図４の記載した加工装置においては、筐体内の温度を管理したり、温度センサを用いてモールドの温度を測定し、当該測定結果を基にモールドの補正量を調整することもできる。
なお、特許文献１に記載のように、モールドのサイズ変形を、その側面からのみ行おうとする場合、モールドを圧縮、変形させる際の反力を支えるためにチャック機構の周囲の部材が大型化することが予想される。本実施例に係る発明によれば、小型化することができる。
【００４２】
［実施例２］
実施例２においては、本発明を適用して部分的にモールドのサイズの補正を可能とした加圧加工用モールドを作製する。実施例１との共通部分についての説明は省略し、差異についてのみ説明する。
図５に本実施例のモールドの構成を示す。図５（ａ）はモールドを加工面（ワークと接する面）に対して反対方向から見た図である。
ここで、実施例１との違いは、光透過抵抗層が平面内において光透過抵抗層（ａ）３０１、光透過抵抗層（ｂ）３０２、光透過抵抗層（ｃ）３０３、光透過抵抗層（ｄ）３０４  の４つに分割されていることである。
個々の透過抵抗体に対して、個別に電気的接続をとるための電極（ａ）３０５、電極（ｂ）３０６、電極（ｃ）３０７、電極（ｄ）３０８と、共通の電極として共通電極３０９が設けられている。なお、共通電極３０９は接地するなどして、常に一定の電位に保たれている。
【００４３】
つぎに、本実施例のモールド３００の作製方法の一例について説明する。
まず、光透過抵抗層となるＩＴＯ膜を成膜する際に、４辺と中央を十字にメタルマスクで覆い、光透過抵抗層となるＩＴＯをスパッタ法にて成膜する。
次に、図５における各電極以外の部分をメタルマスクで覆ってから電極となる金を蒸着法にて成膜し、研磨を行って、光透過抵抗層と電極の高さを合わせる。これら以外の作製工程は実施例１と同様である。
【００４４】
図５（ｄ）に、本実施例で形成した光透過抵抗層（ａ）３０１〜光透過抵抗層（ｄ）３０４の構成例を示す。
本実施例では、図５（ｄ）に示すような蛇行した光透過抵抗層（ａ）３０１〜光透過抵抗層（ｄ）３０４を形成した。
このような蛇行した形状の光透過抵抗層（ａ）３０１〜光透過抵抗層（ｄ）３０４は、実施例１と同様に、ＩＴＯ成膜時のマスクにこのような蛇行した形状のものを用いることによって形成してもよい。あるいは成膜後にさらにパターニングするなどして形成してもよい。
これにより、各部分で流れる電流量を均一化することができ、実施例１と同様に、モールドの製造コストは若干上昇するが、発熱量の均一化のためには有効な構成を得ることができる。
【００４５】
装置の構成に関しても、実施例１とほぼ同一であるが、補正用接点２０６については図５（ａ）の各電極と個別に電気的接続を取るように配置する。
加圧加工プロセスについても、実施例１と基本的には同様であるが、モールドの伸縮のさせ方が異なるため、以下これについて図５（ｂ）、図５（ｃ）を用いて説明する。
図５（ｂ）に、図５（ａ）に示す構成のモールド３００に対し、光透過抵抗層（ａ）３０１と光透過抵抗層（ｂ）３０２に通電した状態を示す。
ここで、通電された光透過抵抗層（ａ）３０１と光透過抵抗層（ｂ）３０２のみ発熱し、パターン層のうちこれらと接する部分が熱膨張するため、図５（ｂ）に示すように台形状に変形する。
また、図５（ｃ）に、図５（ａ）に示す構成のモールド３００に対し、光透過抵抗層（ａ）３０１と光透過抵抗層（ｄ）３０４に通電した状態を示す。
この場合には、通電された光透過抵抗層（ａ）３０１と光透過抵抗層（ｄ）３０４のみ発熱し、パターン層のうちこれらと接する部分が熱膨張するため、図５（ｃ）に示すようにひし形様に変形する。
【００４６】
本実施例によれば、上記以外に例えば、４つの光透過抵抗層（ａ）３０１〜光透過抵抗層（ｄ）３０４に等しく電流を流すことにより、実施例１と同様にモールド３００の全体を等方的に変形させることができる。
また、これらの効果を足し合わせて、例えば、光透過抵抗層（ａ）３０１と光透過抵抗層（ｄ）３０４に流す電流の半分を、光透過抵抗層（ｃ）３０３と光透過抵抗層（ｄ）３０４に流すなどして、全体的に膨張させながら台形に変形させることもできる。
あるいは、４つの光透過抵抗層（ａ）３０１〜光透過抵抗層（ｄ）３０４における個々の光透過抵抗層に流す電流量を制御することで、より複雑な変形が可能である。
本実施例の構成によれば、モールドのより複雑な変形が可能であるため、より高精度の層間の重ね合わせが要求される場合、あるいは他の加工工程におけるワークの伸縮に異方性が大きい場合、等に特に好適である。
【００４７】
［実施例３］
実施例３においては、本発明を適用して上記各実施例とは異なる形態によりモールドのサイズの補正を可能とした加圧加工用モールドを作製する。
図６（ａ）、（ｂ）に本実施例のモールドの構成を示す。図６（ａ）はモールドを加工面（ワークと接する面）と平行な方向から見た図であり、図６（ｂ）はモールドの構成要素を説明するため層毎に分割して示した斜視図である。
光透過性のパターン層４０７の加工面には所望の形状が微細な凹凸として刻まれている。
また、加工面と反対側には圧電素子からなる光透過性のｘ伸縮電極４０５、ｘ伸縮層４０３、共通電極４０６、ｙ伸縮層４０２、ｙ伸縮電極４０４がパターン層４０７と一体となって順に形成される。最後にパターン層と同じ材質、同じ厚みの支持層４０１が設けられる。
【００４８】
つぎに、本実施例のモールド４００の作製方法の一例について説明する。
まず、パターン層４０７となる石英ウエハを正方形に切り出し、全面にｘ伸縮電極４０５となるＩＴＯをスパッタ法にて成膜する。
次に、ＳｉＯ２を成膜した後、光リソグラフィーで図６（ｂ）中ｙの方向に並んだストライプ状のレジストパタンを形成する。これをマスクとして、ＳｉＯ２層をドライエッチングしてｘ伸縮電極４０５をストライプ状に露出させる。
次に、ＳｉＯ２層の膜厚以上に、ｘ伸縮層４０３となるＰＺＴをスパッタ法により成膜した後、研磨によりＳｉＯ２層と高さを揃える。その際、ＰＺＴの最終的な膜厚は、加工に必要な光量が透過する厚さとする。
続いて、ｘ伸縮電極４０５と同様に共通電極４０６を形成し、つぎにｘ伸縮層４０３と同様にして図中ｘ方向にストライプ状に並んだｙ伸縮層４０２を形成する。
次に、ｘ伸縮電極４０５と同様にｙ伸縮電極４０４を形成し、最後に支持層４０１を張り合わせる。なお、各電極層に対して電気的接続を取るために各層には切り欠きが設けられている。
さらに、共通電極４０６を接地してｘ伸縮電極４０５とｙ伸縮電極４０４に高電圧を印加することで、ｘ伸縮層４０３とｙ伸縮層４０２を図中ｚ方向に分極させて図６（ａ）、（ｂ）に示すモールドが完成する。
【００４９】
なお、各部材の材質、加工方法等は上記したものには限られない。例えば、石英ウエハの代わりにサファイヤ基板など他の光透過性材料を用いてもよく、またＩＴＯの代わりにＩＺＯなど他の光透過性の電極材料を用いてもよい。あるいはＡｌなどの金属材料を加工に必要な光量が透過する程度に薄く成膜してもかまわない。また、伸縮層にＺｎＯなど別の強誘電材料を用いてもかまわない。
また、光リソグラフィーの代わりにＦＩＢ加工や切削加工など所望の加工方法を適用することが可能である。
【００５０】
装置構成等に関しては、上記した各実施例のものとほぼ同一であるが、補正用接点２０６については図５（ａ）各電極と個別に電気的接続を取るように配置する。
加圧加工プロセスについても上記した各実施例のものと基本的に同様であるが、モールドの伸縮のさせ方が異なるため、この点について以下に説明する。
本実施例においては、第２層用のモールドのパターン層４０７の加工面には、第１層用のものに対して第１層の形成工程で生じるパターンの伸縮を見込んだ量より、全体的に拡大したパターンが作製される。
補正量制御回路２１２は、先に検出した伸縮量に応じた電圧をｘ伸縮電極４０５とｙ伸縮電極４０４に印加する。なお、共通電極４０６は接地するなどして、常に一定の電位に保たれる。
【００５１】
ｘ伸縮層４０３とｙ伸縮層４０２は、それぞれｘ伸縮電極４０５とｙ伸縮電極４０４と共通電極４０６の間の電界強度と向きに応じて、つぎのように伸縮しようとする。
すなわち、図中の主にｘ方向（パターン層の加工面と平行な一方の方向）、ｙ方向（パターン層の加工面と平行で、且つ前記ｘ方向と直交する方向）に伸縮しようとする。
これによりパターン層４０７を全体的にｘ方向、ｙ方向に伸縮させることが出来る。なお、伸縮方向の力は各伸縮層にて発生するため、モールド全体が曲面状に変形する恐れがある。
これに対してパターン層４０７と対称になるように支持層４０１が設けられ、加工面方向以外の変形を防いでいる。
なお、例えば伸縮量が見込みを超えてしまった場合などには、実施例１と伸縮方向は逆になるが、第２層以降のモールドを作り直すことなく、第１層加工時にモールドを縮めて加工を行う事で同様に対応が可能である。
【００５２】
本実施例の構成によればモールドの伸縮を２方向独立に制御可能であるため、他の加工工程におけるワークの伸縮に異方性が大きい場合などに好適である。さらに、モールドの伸縮時に熱の発生を抑えることが出来るため、例えば、温度により粘度や感度が急激に変化するような、温度条件の厳しい樹脂を用いた加工に特に好適である。
【符号の説明】
【００５３】
１００：モールド
１０１：光透過抵抗層
１０２：電極ａ  
１０３：電極ｂ
１０４：パターン層
２０１：筐体
２０２：ｘ，ｙ，θｚ駆動機構
２０３：Ｚ，θｘ，θｙ駆動機構
２０４：ＵＶ光源
２０５：スコープ
２０６：補正用接点
２０７：モールド
２０８：ワーク
２０９：プロセス制御回路
２１０：露光量制御回路
２１１：補正量検出回路
２１２：補正量制御回路
２１３：姿勢制御回路
２１４：位置制御回路
１０００：凹凸パターンを有するモールド
１０１０：発熱体
１０５０：凹凸パターンが形成されている第１の面
１０５５：第１の面と反対側にある第２の面
１０９０：被覆膜
２０００：モールド
２０１０：サイズ調整部材
７００１：モールドの裏面側を支持するための支持体
７００２：モールドの側面側を支持するための支持体
７９００：モールドの側面から外力を加えるピエゾアクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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