(57)【要約】【課題】  モールドと基板との位置合わせを従来よりも高精度に達成可能なナノインプリント装置を提供すること。【解決手段】  ナノインプリント装置において、モールドの押し付け方向がモールドのパターン形成面に対して垂直方向を維持するように制御する制御手段を有することを特徴とする構成とした。【選択図】  図１
2005101201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールドを被加工物へ押し付けることによって、パターンの転写を行うナノインプリント装置において、
前記モールドの押し付け方向が前記モールドのパターン形成面に対して垂直方向を維持するように制御する制御手段を有することを特徴とするナノインプリント装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記モールドを保持する部材に備えられたモールド姿勢検出基準面の位置及び／又は姿勢を検出する手段と、該手段の検出結果に基づいて前記モールドの位置及び／又は姿勢の制御を行う手段とを有することを特徴とする請求項１記載のナノインプリント装置。
【請求項３】
前記被加工物の位置及び／又は姿勢を検出する手段と、前記被加工物の位置及び／又は姿勢を制御する手段とを有することを特徴とする請求項１又は２記載のナノインプリント装置。
【請求項４】
モールドを被加工物へ押し付けることによって、パターンの転写を行うナノインプリント法において、
前記モールドを前記被加工物へ押し付ける際に、前記モールドの押し付け方向が前記モールドのパターン形成面に対して垂直方向を維持するように制御することを特徴とするナノインプリント法。
【請求項５】
前記被加工物の加工面を、前記モールド押し付け方向に対して垂直に維持するように制御することを特徴とする請求項４記載のナノインプリント法。
【請求項６】
被加工物及びモールドを用意する工程と、請求項１〜３のいずれか一項記載のナノインプリント装置により該被加工物に該モールドのパターンを転写する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め所望のパターンの雌型を形成した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（一般にナノインプリント技術と称される）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おり、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、装置コストが爆発的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が、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時間必要となり、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り、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。）。
【０００５】
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１３に概略を説明した図を示した。図１３（ａ）は、重ね合わせの無い場合を、図１３（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。レジストに像を形成した後、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）や、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
【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１３（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１３（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。
【０００９】
モールドが基板に押し付けられる際、基板とモールドの表面が密着しないとモールドの型が基板のレジストに転写されない。モールド表面（転写パターンが形成されている面）と基板表面（レジストが塗布されている面）との平行度は、インプリント前に装置の姿勢制御機構により、姿勢合わせを行っても、押し付け方向の軸のぶれなどによって、ずれてしまう。そのため、従来のナノインプリント装置は弾性板ばねなどによってモールド表面と基板との姿勢のずれをかわす機構となっている。
【００１０】
上記従来のナノインプリントの装置構成では、図１４に示したように、押印時にモールド先端の一部が片当たりし、最初に当たった位置を支点としてモールドに外力が加わることによって回転してしまい、本来合わせたい位置からモールド位置がずれてしまう。また、大荷重をかけた場合、弾性ばねが変形し横ずれを起こす可能性があるため、荷重にも制限がある。
【００１１】
半導体デバイスの製造には、基板に前工程で形成されているパターンの位置の上に重ねて、次のデバイス構造をパターン転写することが不可欠である。最新の半導体デバイスのパターンの大きさは、１００ｎｍ以下であり、装置に要求されるモールドと基板との位置合わせ精度は、１０ｎｍ以下が必要となる。
【００１２】
上記従来の装置構成では、モールドと基板との、位置と平行度を高精度に保ちつつ、モールドの押し付け動作を行うことは困難であり、結果として、モールド押し付け時のモールドと基板との位置合わせ精度が要求仕様を達成することはできなかった。そのため、高集積のデバイスにナノインプリント法を適用することは難しかった。
【００１３】
本発明の例示的な目的は、モールドと基板との位置合わせを従来よりも高精度に達成可能なナノインプリント装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのナノインプリント装置は、モールドの押し付け方向がモールドのパターン形成面に対して垂直方向を維持するように制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１６】
従来よりも、性能の良いナノインプリント装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本実施例のナノインプリント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。
【００１９】
１１は、ナノインプリントのモールドであり、下面にはＥＢ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などが用いられる。モールドチャック１２には、非常に平面度の高いモールド基準ミラー１３が固定されており、レーザー干渉計による位置計測、姿勢計測の被計測部となっていて、モールドの姿勢を計測するための基準となっている。モールド基準ミラー１３は、図中のＹ方向にも設置されており、Ｘ方向とＹ方向の二軸の位置計測基準となっている。モールドチャック１２は、モールドＺチルトステージ１４上に搭載されている。モールドＺチルトステージ１４を駆動することによって、その上に搭載されているモールドチャック１２、モールド１１、モール基準ミラー１３を一体でＺチルト方向に姿勢変化させることが可能となっている。Ｚチルト方向とは、Ｘ軸回りとＹ軸回り回転方向の重ね合わせた方向である。モールドＺチルトステージ１４は、Ｚ軸ステージ１５上に配置されている。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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チャックであり、静電チャック方式が採用されている。チャック２２は、基板基準ミラー２３と共に、Ｚチルトθステージ２４上に設置されており、Ｚチルトθステージ２４を駆動することによって、搭載されているチャック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θ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。Ｚチルトθ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となるほか、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場合のステップ移動も可能としている。
【００２２】
ステージ定盤２６の上面は、後述するように、モールド１１のパターン面、基板２１の表面との平行合わせの基準となっている。モールド１１を基板に押し付けるＺ軸ステージのＺ軸は、ステージ定盤２６の上面に垂直になるようにメインフレーム１８が組立て調整されている。
【００２３】
３１は、モールドＺチルトステージ１４の姿勢および位置計測を行うためのモールドレーザー干渉計ビーム３１であり、ステージ定盤２６に固定された測長器から導かれたものである。Ｚ方向に離れた二箇所を計測し、値の差分から、基準ミラーの傾きを算出することによって、Ｙ軸回りの回転方向の姿勢変化を高精度に計測することができる。Ｙ軸方向にも同様に不図示のレーザー干渉計によって不図示の基準ミラーを計測することによって、Ｘ軸回りの回転方向の姿勢変化を計測することが可能である。また、Ｘ方向、Ｙ方向ともに、レーザー干渉計の計測結果から回転方向だけでなく、Ｘ、Ｙ方向の位置の変化についても検出する。
【００２４】
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。Ｚチルトθ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
装置全体は、チャンバ４１内に収められており、不図示の真空装置によって、ナノインプリントの押し付け動作が行われる環境は、真空雰囲気にすることが可能である。４２は、ステージ定盤２６とチャンバ４１との間の真空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。
【００２８】
次に各部の働きを説明する。
【００２９】
図２〜図６に本実施例のナノインプリント装置の動きを順に示した。図２は、初期状態にある装置にモールド１１を搬入し、モールドチャック１２に保持した状態である。モールド１１は、裏面基準でモールドチャック１２に保持されるため、モールド裏面とパターン面との平行度のずれのため、パターン面は、Ｚ軸に対して垂直から傾いた状態となる。太い線の矢印がモールドパターン面に垂直な方向を、細線の矢印がＺ軸ステージの駆動方向即ちモールド１１の押し付け方向を示している。この状態からＸＹステージ２５を移動しながら、センサ３３でモールド表面の距離を計測し、ＸＹステージ２５の走りによって計測値が一定になるように不図示の制御部がモールドＺチルトステージ１４を駆動する。その結果、ＸＹステージの走り方向（面）とモールドの表面が平行に調整される。
【００３０】
図３に、モールド１１表面とＸＹステージ２５のＸＹ走り方向（つまりステージ定盤上面）とが平行に位置合わせされた状態を示す。この時、モールド基準ミラー１３は、Ｚ軸ステージ１５の駆動方向（細い矢印）とは、平行では無くなる。
【００３１】
次に、センサ３３の位置計測機能を使用し、モールド上のアライメントマーク（不図示）の位置を計測し、ＸＹステージ２５の座標系での、モールドパターンの相対位置を計測する。アライメントマークは、最低三箇所設置されており、モールド１１のＸ、Ｙ、およびθ方向の位置を検出する。以上で、モールド１１の装置への設置が完了する。装置内にモールドを搬入設置する毎に上記の手順で、モールドの姿勢調整、および、位置の計測を行う。
【００３２】
次に基板の搬入動作について説明する。
【００３３】
基板２１は、表面にレジストが塗布され、不図示の搬送系によって、チャック２２上に搬入、保持される。図４に基板２１が搬入された直後の状態を示した。基板２１は、一般にシリコンウエハやガラス基板であるが、裏面と表面との厳密には平行ではないため、裏面を吸着保持した場合、表面は傾くことになる。基板表面を、ＸＹステージ２５の走り方向に対して平行にあわせるために、３５ａ、３５ｂからなる計測系によって計測し、不図示の制御系によって、Ｚチルトθステージ２４の姿勢を調整する。よって、モールド１１の表面と基板２１の表面がＸＹステージ２５の走り方向と平行に位置合わせされ、さらに、Ｚ軸方向（モールドの押し付け方向）と垂直に姿勢が調整されることとなる。
【００３４】
図５に位置合わせが完了した様子を示す。基板２１の姿勢調整が完了した後、アライメントスコープ３４によって、基板上の位置合わせマーク（不図示）を計測して、基板２１の装置上での取り付け位置を計測する。複数の位置合わせマークを計測することによって、ＸＹステージ２５の位置座標系に対して、Ｘ、Ｙおよびθ方向の位置が検出可能である。θの計測結果からＺチルトθステージ２４を駆動して、先に計測したモールド１１のθ方向と基板２１のθ方向を一致させる。なお、基板２１の下地に重ね合わせをするためのパターンが無い場合は、上記のアライメント計測は、不要であり、基板２１の姿勢合わせのみを行う。
【００３５】
以上の手順で、モールド１１のパターン面と基板２１の表面とが、お互い平行に、かつ、モールド１１のＺ軸方向（押し付け方向）と垂直に姿勢合わせされる。さらに、モールド１１と基板２１の位置がＸＹステージ２５の座標系で計測され、両者の位置合わせが可能となる。
【００３６】
基板２１の搬入後の動作は、基板２１が搬入される毎に行う。
【００３７】
モールド１１を基板２１に押し付ける時は、モールド１１の位置を基準として、ＸＹステージ２５の位置決め目標座標を算出し、所定の位置に基板２１を移動して、位置合わせを行ったあと、押印する。図６にモールドを押印している状態を示す。
【００３８】
押印の動作時は、モールドチャック１２に固定されたモールド基準ミラー１３を常時計測し、モールドＺチルトステージ１４をフィードバック制御し、モールド１１のＺチルト方向の姿勢を一定に保ちつつ、さらにモールド１１のＸＹ方向の位置ずれをＸＹステージ２５で補正しながら、Ｚ軸ステージ１５を駆動して、モールド１１を基板２１に押し付ける。押し付けのためのＺ軸の駆動量は、センサ３３と基板センサ（３５ａ、３５ｂ）によって、計測されたモールド１１表面のＺ方向位置と基板２１の表面のＺ方向位置に基づいて、管理される。もしくは、モールドチャック１２に内蔵された荷重センサによって、荷重を管理してもよい。
【００３９】
所定の位置まで、Ｚ軸ステージを駆動した後、Ｚ軸は上昇し、もとの位置に戻る。
【００４０】
その後、ＸＹステージ２５をステップ駆動し、逐次行って、押印動作を繰り返し、基板２１全体にパターンを形成する。もちろん、基板一枚に対して、一回のみの転写も可能である。
【００４１】
基板上でのパターン形成が完了したら、基板は不図示の搬送系によって、搬出され、次の基板を搬入し、基板の姿勢調整、アライメント計測、位置決め、インプリント動作を繰返す。
【００４２】
なお、ナノインプリントプロセスには、レジスト材を熱して流動性を高めて押印する熱サイクル型や、紫外線硬化型の材料を使用して、押印時に紫外線を照射する光硬化型、単分子層をスタンプするソフトリソグラフィーなどが提案されているが、本実施形態は、どのナノインプリント法にも適用可能である。熱サイクル型の場合、チャック２２内にヒータを内蔵する。光硬化型の場合は、透明なモールドを使用し、Ｚ軸ステージ内部に形成した光路を通して、紫外線を導入して、レジスト材料に紫外線を照射する。
【実施例２】
【００４３】
図７は、本実施例のナノインプリント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。また、第一の実施例と同様な部材については、同じ符号を付している。
【００４４】
１１は、ナノインプリントのモールドであり、下面にはＥＢ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などが用いられる。モールドチャック１２には、非常に平面度の高いモールド基準ミラー１３が固定されており、レーザー干渉計による位置計測、姿勢計測の被計測部となっていて、モールドの姿勢を計測するための基準となっている。モールド基準ミラー１３は、図中のＹ方向にも設置されており、Ｘ方向とＹ方向の二軸の位置計測基準となっている。計測系全体は、ステージ定盤２６に固定されており、後述のＺチルトフレーム５１が姿勢変化しても、モールド計測レーザービーム３１の位置は変化しない。モールドチャック１２は、Ｚ軸ステージ１５上に搭載されており、モールド１１を基板２１（後述）に押し付けるために、上下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。
【００４５】
Ｚ軸ステージ１５は、Ｚ軸ガイド１６を介してモールドＸＹステージ５３に搭載されている。モールドＸＹステージ５３は、ＸＹ軸駆動部およびガイド５４を介して、Ｚチルトフレーム５１に搭載され、Ｚ軸ステージ１５からモールド１１まで一体で、ＸＹ方向に移動および位置決めが可能な構成となっている。
【００４６】
さらに、Ｚチルトフレーム５１は、ステージ定盤２６上に設置され、三箇所設けられたＺチルト駆動部５２がそれぞれ独立に伸縮することによって、全体の傾き、即ちＺチルト方向に姿勢変化が可能となっている。Ｚチルト方向とは、Ｘ軸回りとＹ軸回り回転方向の重ね合わせ方向である。
【００４７】
上記の構成より、モールド１５は、装置装着後、Ｚチルト方向に姿勢制御可能となっている。Ｚチルト調整機構の上にＸＹ駆動機構およびＺ軸駆動機構が搭載されているため、Ｚチルト方向に姿勢変化した場合、図面上に示した座標軸と、モールドのＸ、ＹおよびＺ軸の方向は、厳密には一致しなくなる。
【００４８】
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。
【００４９】
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チャックであり、静電チャック方式が採用されている。チャック２２は、基板基準ミラー２３と共に、Ｚチルトθステージ２４上に設置されており、Ｚチルトθステージ２４を駆動することによって、搭載されているチャック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θ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。Ｚチルトθ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。ステージ上盤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となるほか、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場合のステップ移動も可能としている。
【００５０】
ステージ定盤２６の上面は、ＸＹステージ２５の走り方向の基準であり、後述するように、モールド１１のパターン面、基板２１の表面との平行合わせの基準となっている。モールド１１を基板に押し付けるＺ軸ステージのＺ軸は、ステージ定盤２６の上面に対して厳密に垂直になるようにメインフレーム１８が組立て調整されている。
【００５１】
３１は、基板基準ミラー２３に照射されており、モールド１１の姿勢および位置計測を行うためのモールドレーザー干渉計ビーム３１であり、レーザー干渉計により位置変化を計測するもので、ステージ定盤２６に固定された測長器から導かれたものである。Ｚ方向に離れた二箇所を計測し、値の差分から、基準ミラーの傾きを算出することによって、Ｙ軸回りの回転方向の姿勢変化を計測することができる。Ｙ軸方向にも同様に不図示のレーザー干渉計によって不図示の基準ミラーを計測することによって、Ｘ軸回りの回転方向の姿勢変化を計測することが可能である。また、Ｘ方向、Ｙ方向ともに、レーザー干渉計の計測結果から回転方向だけでなく、Ｘ、Ｙ方向の位置の変化についても検出する。
【００５２】
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。Ｚチルトθ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。
【００５３】
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。
【００５４】
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ことができる。基板センサ出射部３５ａ、基板センサ受光部３５ｂは、共にステージ定盤２６上に固定されており、基板２１表面をステージ定盤基準で計測するものである。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。
【００５５】
装置全体は、チャンバ４１内に収められており、不図示の真空装置によって、ナノインプリントの押し付け動作が行われる環境は、真空雰囲気にすることが可能である。４２は、ステージ定盤２６とチャンバ４１との間の真空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。
【００５６】
次に各部の働きを説明する。
【００５７】
図８〜図１２に本実施例のナノインプリント装置の動きを順に示した。図８は、初期状態にある装置にモールド１１を搬入し、モールドチャック１２に保持した状態である。初期状態では、Ｚチルトフレーム５１は、Ｚ軸ステージ１５の駆動方向がステージ定盤２６の上面に垂直となるように位置決めされている。モールド１１は、裏面基準でモールドチャック１２に保持されるため、モールド裏面とパターン面との平行度のずれのため、パターン面は、ＸＹ平面から、傾いた状態となる。つまり、パターン面は、Ｚ軸方向に対して垂直ではない。太い線の矢印がモールドパターン面に垂直な方向を、細線の矢印がＺ軸ステージの駆動方向即ちモールドの押し付け方向を示している。この状態で、ＸＹステージ２５を移動しながら、センサ３３でモールド表面の距離を計測し、ＸＹステージ２５の移動に対して計測値が一定になるように、不図示の制御部によってＺチルト駆動部５２を駆動し、Ｚチルトフレーム全体を姿勢制御する。その結果、ＸＹステージの走り方向（面）とモールドの表面が平行に調整される。
【００５８】
図９に、モールド１１表面（パターン面）とＸＹステージ２５のＸＹ走り方向（つまりステージ定盤上面）とが平行に位置合わせされた状態を示す。Ｚチルト方向に姿勢制御したため、もともとステージ定盤と垂直であったＺ軸が垂直ではなくなる。モールド基準ミラー１３も同様に、ステージ定盤に対して、垂直では無くなり、傾きを持つことになる。
【００５９】
次に、センサ３３の位置計測機能を使用し、モールド上のアライメントマーク（不図示）の位置を計測し、ＸＹステージ２５の座標系での、モールドパターンの相対位置を計測する。アライメントマークは、最低三箇所設置されており、モールド１１のＸ、Ｙ、およびθ方向の位置を検出する。以上で、モールド１１の装置への搬入が完了する。装置内にモールドを搬入、設置する毎に上記の手順で、モールドの姿勢調整、および、位置の計測を行う。モールド１１の姿勢調整、位置計測の結果は、モールド１１の押し付け動作時に位置補正を行う際に必要なデータとなり、装置内に保存される。
【００６０】
次に基板２１の搬入動作について説明する。
【００６１】
基板２１は、表面にレジストが塗布され、不図示の搬送系によって、チャック２２上に搬入、保持される。図１０に基板２１が搬入された直後の状態を示した。基板２１は、一般にシリコンウエハやガラス基板であるが、裏面と表面とは厳密には平行ではないため、裏面を吸着保持した場合、表面は傾く。基板２１の表面を、ＸＹステージ２５の走り方向に対して平行にあわせるために、３５ａ、３５ｂからなる計測系によって計測し、不図示の制御部によってＺチルトθステージ２４の姿勢を調整する。よって、モールド１１の表面と基板２１の表面がＸＹステージ２５の走り方向と平行に位置合わせされることとなる。
【００６２】
図１１に位置合わせが完了した様子を示す。基板２１の姿勢調整が完了した後、アライメントスコープ３４によって、基板上の位置合わせマーク（不図示）を計測して、基板２１の装置上での取り付け位置を計測する。複数の位置合わせマークを計測することによって、ＸＹステージ２５の位置座標系に対して、Ｘ、Ｙおよびθ方向の位置が検出可能である。θの計測結果からＺチルトθステージを駆動して、先に計測したモールド１１のθ方向と基板２１のθ方向を一致させる。なお、基板２１の下地に重ね合わせをするためのパターンが無い場合は、上記のアライメント計測は、不要であり、基板２１の姿勢合わせのみを行う。
【００６３】
以上の手順で、モールド１１のパターン面と基板２１の表面とが、お互い平行姿勢合わせされ、またθ方向も一致する。さらに、モールド１１と基板２１の位置がＸＹステージ２５の座標系で計測され、両者の位置合わせが可能となる。
【００６４】
基板２１の搬入後の動作は、基板２１が搬入される毎に行う。
【００６５】
モールド１１を基板２１に押し付ける時は、モールド１１の位置を基準として、ＸＹステージ２５位置決め目標座標を算出し、所定の位置に基板２１を移動して、位置合わせを行ったあと、押印する。図１２にモールドを押印している状態を示す。
【００６６】
押印の動作時は、モールドチャック１２に固定されたモールド基準ミラー１３を常時計測し、モールドＺチルトステージ１４をフィードバック制御し、モールド１１のＺチルト方向の姿勢を一定に保ちつつ、さらにモールド１１のＸＹ方向の位置ずれをモールドＸＹステージ２５に対してもフィードバック制御しながら、不図示の制御部によってＺ軸ステージ１５を駆動して、モールド１１を基板２１に押し付ける。ＸＹ方向およびＺチルトの姿勢を制御することによって、モールド１１の表面は、基板２１の表面に対して垂直に降下することが可能となっている。ＸＹ位置の補正を行わない場合、Ｚ軸ステージ１５の駆動方向とモールド１１の表面（パターン面）とが垂直ではないため、モールド１１が斜めに基板２１に押し付けられてしまうため、良好な転写パターンを得ることができない。さらに、Ｚ軸ガイドが他成分を有している場合や、熱変形の影響で、Ｚ軸ステージの走りが直線からずれてしまっても、モールド１１の姿勢を検出し、Ｚチルトフレーム５１で補正を行うので、正確に押印をおこなうことが出来る。
【００６７】
押し付けのためのＺ軸の駆動量（Ｚ軸の移動量）は、センサ３３と基板センサ（３５ａ、３５ｂ）によって、計測されたモールド１１の表面のＺ方向位置と基板２１の表面のＺ方向位置に基づいて、管理される。もしくは、モールドチャック１２に内蔵された荷重センサによって、荷重を管理してもよい。
【００６８】
所定の位置まで、Ｚ軸ステージを駆動した後、Ｚ軸は上昇し、もとの位置に戻る。
【００６９】
その後、ＸＹステージ２５をステップ駆動し、逐次行って、押印動作を繰り返し、基板２１全体にパターンを形成する。もちろん、基板一枚に対して、一回のみの転写も可能である。
【００７０】
基板上でのパターン形成が完了したら、基板は不図示の搬送系によって、搬出され、次の基板を搬入し、基板の姿勢調整、アライメント計測、位置決め、押印動作を繰返す。
【００７１】
なお、ナノインプリントプロセスには、レジスト材を熱して流動性を高めて押印する熱サイクル型や、紫外線硬化型の材料を使用して、押印時に紫外線を照射する光硬化型、単分子層をスタンプするソフトリソグラフィーなどが提案されているが、本実施形態は、どのナノインプリントにも適用可能である。熱サイクル型の場合、チャック２２内にヒータを内蔵する。光硬化型の場合は、透明なモールドを使用し、Ｚ軸ステージ内部に形成した光路を通して、紫外線を導入して、レジスト材料に紫外線を照射する。
【００７２】
上述した通り、本装置は、モールドのＺチルト機構（Ｚチルトフレーム５１、Ｚチルト駆動部５２とからなる）上に、モールドのＸＹ位置補正機構（モールドＸＹステージ５３）およびモールド押印機構（Ｚ軸ステージ１５）を搭載して、モールドの裏面とパターン面との平行度の補正を行う構成となっているため、荷重の掛かる部分の剛性を高めることができるため、より高精度のインプリントが可能となっている。
【００７３】
以上の実施例１、２の発明によれば、インプリント装置において、インプリント動作時にインプリントのモールドのパターン面と被加工基板との姿勢を常に平行かつ押印方向に対して垂直方向に保つことが可能となり、より高精度、高精細なパターンの転写が可能となるほか、従来は困難であった下地のある基板に対して正確な位置合わせを行って重ね合わせのパターン形成が可能となる。
【実施例３】
【００７４】
次に、上述の微細加工装置や微細加工方法を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。
【００７５】
図１５は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネルやＣＣＤ）の製造フローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したモールドを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したモールドとウエハとを用いて、ウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ５よって作成されたウエハを用いてチップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００７６】
図１６は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２ではウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハにレジスト（感材）を塗布する。ステップ１６（転写）では上記微細加工装置や微細加工方法によってモールドをレジストに押し付けて回路パターンを転写し、更に異方性エッチングを行ってパターニングする。ステップ１７（エッチング）ではパターニングされたレジストをマスクにウエハをエッチングする。ステップ１８（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらステップを繰り返し行なうことによりウエハ上に回路パタ−ンが形成される。
【００７７】
本実施例の製造方法を用いれば、従来は難しかった高集積度のデバイスを製造することが可能になる。
【００７８】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例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。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１のナノインプリント装置の構成の概略を説明する図である。
【図２】実施例１のナノインプリント装置にモールドが搬入された状態を示す図である。
【図３】実施例１のナノインプリント装置において、モールド表面をＸＹステージ走り方向に姿勢調整された状態を示す図である。
【図４】実施例１のナノインプリント装置において、基板が搬入された状態を示す図である。
【図５】実施例１のナノインプリント装置において、基板表面が位置調整された状態を示す図である。
【図６】実施例１のナノインプリント装置において、モールドを押印している状態を示す図である。
【図７】実施例２のナノインプリント装置の構成の概略を説明する図である。
【図８】実施例２のナノインプリント装置にモールドが搬入された状態を示す図である。
【図９】実施例２のナノインプリント装置において、モールド表面をＸＹステージ走り方向に姿勢調整された状態を示す図である。
【図１０】実施例２のナノインプリント装置において、基板が搬入された状態を示す図である。
【図１１】実施例２のナノインプリント装置において、基板表面が位置調整された状態を示す図である。
【図１２】実施例２のナノインプリント装置において、モールドを押印している状態を示す図である。
【図１３】ナノインプリントの動作を説明する図である。
【図１４】従来のナノインプリント装置の問題点を説明する図である。
【図１５】デバイスの製造フローを示す図である。
【図１６】図１５のウエハプロセスを示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１１  モールド
１２  モールドチャック
１３  モールド基準ミラー
１４  モールドＺチルドステージ
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  チャック
２３  基板基準ミラー
２４  Ｚチルトθステージ
２５  ＸＹステージ
２６  ステージ定盤
２７  除振装置
３１  モールド計測レーザービーム
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
５１  Ｚチルトフレーム
５２  Ｚチルト駆動部
５３  モールドＸＹステージ
５４  ＸＹ軸駆動部およびガイド
【図１】
2005101201.tif 000003
【図２】
2005101201.tif 000004
【図３】
2005101201.tif 000005
【図４】
2005101201.tif 000006
【図５】
2005101201.tif 000007
【図６】
2005101201.tif 000008
【図７】
2005101201.tif 000009
【図８】
2005101201.tif 000010
【図９】
2005101201.tif 000011
【図１０】
2005101201.tif 000012
【図１１】
2005101201.tif 000013
【図１２】
2005101201.tif 000014
【図１３】
2005101201.tif 000015
【図１４】
2005101201.tif 000016
【図１５】
2005101201.tif 000017
【図１６】
2005101201.tif 000018