JP2007081070A - 加工装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スループットの向上や装置の小型化をもたらす加工装置及び方法を提供する。
【解決手段】 凹凸のパターンをレジストに転写する加工方法であって前記パターンを形成したモールドを基板上の前記レジストに押し付けるステップと、前記モールドを介して前記レジストを感光する光を前記レジストに照射するステップと、前記照射ステップ中に前記モールド及び前記基板に相対的に加振するステップと、前記モールドを前記レジストから離型するステップとを有することを特徴とする加工方法を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般には、加工装置及び方法に係り、特に、原版となるモールドのパターンをウェハ等の基板へ転写する加工装置及び方法に関する。本発明は、特に、半導体やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）などを製造する微細加工のために、ナノインプリント技術を利用する加工装置に好適である。

紫外線やＸ線、あるいは、電子ビームによるフォトリソグラフィーを用いた半導体デバイスへの微細パターンの形成方法に代わる技術としてナノインプリントが既に知られている。ナノインプリントは、電子ビーム露光等によって、微細なパターンを形成した雛型（モールド）を、樹脂材料（レジスト）を塗布したウェハ等の基板に押し付けることによって、レジスト上にパターンを転写する技術である。

ナノインプリントには幾つかの種類があり、その一方法として光硬化法が従来から提案されている（例えば、非特許文献１を参照のこと）。光硬化法は、紫外線硬化型の樹脂をレジストに透明なモールドで押し付けた状態で感光、硬化させてからモールドを剥離する方法である。

図１５は、従来のモールドＭ、モールドチャック１１、モールドチャックステージ１３８の関係を示す断面図である。表面に凹凸のパターンＰを有するモールドＭは図示しない機械的手段によって、モールドチャック１１に固定される。１１ＰはモールドＭをモールドチャック１１に設置する際にモールドＭのモールドチャック１１上の位置を規制する複数の位置決めピンである。モールドチャック１１は同じく図示しない機械的手段によって、モールドチャックステージ１３８に載置される。モールドチャック１１及びモールドチャックステージ１３８には図示しない光源から照射される紫外光をモールドＭへと通過させる開口１１Ｈ及び１２Ｈをそれぞれ有する。また、モールドチャック１１又はモールドチャックステージ１３８には力検出手段としての図示しない複数の荷重センサが取り付けられている。

モールドＭは、モールドチャックステージ１３８及びモールドチャック１１を介して図示しないレジストに押し付けられる。押し付け時には、荷重センサの出力に応じて、モールドチャックステージ１３８によりモールドチャック１１の傾きを変え、図示しないサーボモータによりモールドＭの押し付け状態の調整を行う。その後、紫外光が開口１１Ｈ及び１２Ｈを介してモールドＭに照射される。

離型時に超音波を利用してパターンの深さ方向に振動を与えて離型を補助する方法も提案されている（例えば、非特許文献２を参照のこと）。

その他の従来技術としては特許文献１乃至３がある。
特開２００４−２８８８１１号公報 特許第３４５０６３１号公報 特開２００３−７５９７号公報 Ｍ． Ｃｏｌｂｕｒｎ ｅｔ ａｌ．， "Ｓｔｅｐ ａｎｄ Ｆｌａｓｈ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ： Ａ Ｎｅｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ"， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ’ｓ ２４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ： Ｅｍｅｒｇｉｎｇ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＩＩＩ， Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ， ＣＡ， Ｖｏｌ． ３６７６， Ｐａｒｔ Ｏｎｅ， ｐｐ． ３７９−３８９， Ｍａｒｃｈ １９９９ ＳＣＩＶＡＸ社、０３．インプリント技術、[平成１７年９月７日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.scivax.net/scivax/project/nil.nsf/CID/0900＞

図１６は、ウェハＷ上のレジストＲが転写パターンＰを有するモールドＭによって押し付けられた状態を示す断面図である。光硬化後の離型に必要な力は、転写パターンＰの凹部ＰＢ、凸部ＰＴ及び水平部ＰＳの各水平面をレジスト接触面から垂直に引き剥がすより、転写パターンＰの垂直面であるＰＷをレジスト接触面と平行に引き剥がす方が支配的である。離型時に必要な力を抑える方法としては、モールドに離型剤を塗布する方法が一般的であるが離型剤の耐久は離型回数と共に弱まり、転写回数と共に離型に必要な力が増加するという問題があった。

非特許文献２は離型時に超音波（振動）をモールドに与えることを開示しているが、振動を与える際のモールドとレジストとの圧力との関係など詳細は開示していない。特許文献１は、転写時に超音波（振動）をモールドに与えることを開示しているが、これは、樹脂に超音波振動を印加することで溶融粘度を低下させ、加圧力の低下と転写時間の短縮化を目的としており、離型の容易化のためではない（特許文献１の段落番号０００６及び０００７を参照のこと）。結局、モールドの離型は熟練を要し、離型に長時間かかったり、大きな力が必要であったりしていた。離型に長時間かかれば加工装置としてスループットが低くなり、離型力が大きいと大型の離型力発生機構が必要となり、装置全体の大型化やコストアップを招く。

本発明は、スループットの向上や装置の小型化をもたらす加工装置及び方法を提供することに関する。

本発明の一側面としての加工方法は、凹凸のパターンをレジストに転写する加工方法であって、前記パターンを形成したモールドを基板上の前記レジストに押し付けるステップと、前記モールドを介して前記レジストを感光する光を前記レジストに照射するステップと、前記照射ステップ中に前記モールド及び前記基板に相対的に加振するステップと、前記モールドを前記レジストから離型するステップとを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての加工装置は、凹凸のパターンを形成したモールドを基板上のレジストに押し付けると共に前記モールドを介して前記レジストを感光させる光を前記レジストに照射することによって前記レジストにパターンを転写する加工装置であって、前記モールドに印加する外力によって前記パターンの倍率を変化させる倍率補正手段と、前記モールドと前記レジストとの押し付け状態が所定の状態になっている場合又は前記光の照射量が所定量になっている場合に前記倍率補正手段によって前記モールドを加振する制御部とを有することを特徴とする。

また、本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の加工装置を用いてパターンを基板上のレジストに転写するステップと、前記基板にエッチングを行うステップとを有することを特徴とする。上述の加工装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

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。

本発明によれば、スループットの向上や装置の小型化をもたらす加工装置及び方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての光硬化法のナノインプリント装置（加工装置）１００について説明する。ここで、図１は、ナノインプリント装置１００のブロック図である。

ナノインプリント装置１００は、押圧調整部と、間隔測定部と、光量測定部と、光照射手段１１０と、モールドＭと、干渉計１２０と、モールド駆動部１３０と、加振機構と、ウェハ（基板）Ｗと、ウェハ駆動部１６０と、モールド搬送部と、レジスト供給手段と、その他の機構とを有する。

押圧調整部は、制御部１０２と、荷重センサ１０４と、メモリ１０６とを含む。制御部１０２は、装置１００の本体（図示せず）に取り付けられる。荷重センサ１０４は、後述するモールドチャックステージ１３８又はモールドチャック１４０に取り付けられる。メモリ１０６は、所定の押し付け力の値を格納するメモリ１０６を含む。制御部１０２は、荷重センサ１０４が検出したモールドＭのウェハＷへの押し付け力がメモリ１０６に格納された所定値かどうかを判断する。制御部１０２は、押圧調整部の制御をするだけでなく、後述するように、装置１００の各部の制御部として機能する。

間隔測定部は、制御部１０２と、メモリ１０６と、測距手段１０７とを含む。メモリ１０６は、所定の間隔の値を格納する。測距手段１０７は、モールドＭとウェハＷとの距離を測定する。図１では、測距手段１０７は、モールドチャック本体１４２に設けられているが、ウェハチャック１６２に設けられてもよい。制御部１０２は、測距手段１０７が検出したモールドＭとウェハＷの距離がメモリ１０６に格納された所定値かどうかを判断する。

光量測定部は、制御部１０２と、メモリ１０６と、光量センサ１０８とを含む。メモリ１０６は、所定の光量の値を格納する。光量センサ１０８は、ウェハＷに照射される光量を測定する。図１では、光量センサ１０８は、モールドチャック本体１４２に設けられているが、ウェハチャック１６２に設けられてもよい。制御部１０２は、光量センサ１０８が検出した光量がメモリ１０６に格納された所定値かどうかを判断する。

光照射手段１１０は、モールドＭを介してウェハＷに塗布された（図示しない）光硬化型樹脂（レジスト）に紫外線を照射してレジストを硬化する手段であり、光源部１１２と、照明光学系１１４とを有する。光源部１１２は、制御部１０２によって制御され、紫外光を発生する（ｉ線、ｇ線などの）ハロゲンランプなどから構成される。照明光学系１１４は、レジストを露光し、硬化させるための照明光を整えてレジスト面に照射するためのレンズ、アパーチャなどを含む。照明光学系１１４は、図１においては、コリメータレンズとして示されているが（また、光路中にはビームスプリッタ１２３、１２４が配置されているが）、これに限定されるものではない。例えば、照明光学系は、必要があればモールドＭを均一に照明するためにオプティカルインテグレータを含んでもよい。

モールドＭは、ウェハＷに転写されるパターンＰが形成され、レジストを硬化
するための紫外光を透過するため、透明な部材で作られている。

モールド駆動部１３０は、モールドＭを図１の下方向に押印すると共に上方向に離型する駆動部としてのインプリント機構部と、モールドＭを装置１００に保持するためのモールドチャック１４０とを有する。

インプリント機構部は、上下動作をさせるだけでなくモールド転写面とウェハＷとが密着するように姿勢のかわし機構や姿勢制御、回転方法の位置合わせ機能も有する。インプリント機構部は、ガイドプレート１３２と、ガイドバー１３４と、リニアアクチュエータ１３６と、モールドチャックステージ１３８とを有する。ガイドバー１３４は、一端がガイドプレート１３２に固定され、天板１９４を貫通し、他端がモールドチャックステージ１３８に固定される。リニアアクチュエータ１３６は、制御部１０２によって制御され、エアシリンダ又はリニアモータから構成される。リニアアクチュエータ１３６は、ガイドバー１３４を図１のｚ方向に駆動する。モールドチャックステージ１３８は、モールドＭ（及びモールドチャック１４０）のθ（ｚ軸回りの回転）方向位置の補正機能及びモールドＭの傾きを補正するためのチルト機能を有する。モールドチャックステージ１３８とモールドチャック１４０は、光源１１２及び１２１からの光が通過するための貫通孔１３９、１４３及び１４５を有する。

図２に、モールドチャック１４０周辺の断面図を示す。モールドチャック１４０は、同図に示すように、位置決めピン１４１と、本体１４２とを有する。また、本実施例では、加振機構としての圧電素子１４４はモールドチャック１４０に設けられている。

モールドＭは複数の位置決めピン１４１を介してモールドチャック本体１４２に固定される。位置決めピン１４１は、モールドＭを本体１４２に取り付ける際にモールドＭの本体１４２上の位置を規制する。

加振機構は、モールドＭ及びウェハＷ（のレジストＲ）を相対的に（即ち、モールドＭ及びウェハＷの少なくとも一方を）加振し、その後のモールドＭとウェハＷとの離型を容易にする。加振機構が付与する振動は定常的な振動であってもよいし、衝撃であってもよい。また、振動はレジストＲの特性やパターンＰの形状に応じて設定された周波数と振幅を有する振動を付与することが好ましい。例えば、粘性が低く、硬化速度の早い（紫外光感度の高い）レジストもしくは凹凸のピッチの小さなパターンの場合は、振動の振幅を小さくし、振動周波数を高くするなどである。加振機構は、加振中に振動の周波数及び／又は振幅を変更するか周波数及び／又は振幅が異なる２種類以上の振動を付与することが好ましい。パターンＰの粗密によって離型に好ましい振動の周波数や振幅が異なる場合があるからである。

加振のタイミングは重要である。非特許文献２のように、転写終了後に加振するとモールドとレジストの接着が強固になっているので離型力の増大をもたらしやすい。一方、特許文献１は、樹脂に超音波振動を印加することで溶融粘度を低下させ、加圧力の低下と転写時間の短縮化を目的としており、離型の容易化のためではない。加圧力の低下のためには加圧前に超音波振動を印加すると思われるが、これでは、離型時にはモールドとレジストの接着が強固になり、離型力の増大をもたらしやすい。そこで、本発明の幾つかの実施例では、レジストＲを感光する光をレジストＲに照射している間に加振を行うこととしている。加振の開始は、例えば、モールドＭとレジストＲの押し付け状態や感光光の照射量が所定量に基づいて開始する。

本実施例の圧電素子１４４はモールドチャック本体１４２とモールドチャックステージ１３８との間にモールドチャック本体１４２に一体に取り付けられ、モールドＭを加振する加振機構の一例である。圧電素子１４４は中央に開口１４５を有し、厚み方向（紙面の上下方向）に振動可能である。図６などを参照して後述されるように、加振機構は圧電素子１４４には限定されない。

干渉計１２０は、モールドＭのウェハＷへの押し付け状態を検出し、照明光源１２１と、コリメータレンズ１２２と、ビームスプリッタ１２３及び１２４と、撮像系１２５と、制御部１０２と、メモリ１０６とを有する。照明光源１２１は、光源部１１２とは異なる波長の光を投射し、切替えにより単色光の投射も可能である。コリメータレンズ１２２は、入射光を平行光に変換する。ビームスプリッタ１２３は、光源部１１２の光路中に配置され、照明光源１２１からの投射光を折り曲げてモールドＭに導く。ビームスプリッタ１２４も同じく光源部１１２の光路中に配置され、モールドＭ側からの反射光を折り曲げて撮像系１２５に導く。撮像系１２５は、例えば、ＣＣＤを有する。メモリ１０６は、押し付け状態を判断するための情報を格納し、制御部１０２は、干渉計１２０が観察した押し付け状態がメモリ１０６に格納された所定の状態を満足しているかどうかを判断する。

ウェハＷは、モールドＭに形成されているパターンが転写され、後の工程を経て半導体集積回路が形成される対象であり、従来の半導体プロセスに用いられているものと同様である。

ウェハ駆動部１６０は、ウェハチャック１６２と、微動ステージ１６３と、ＸＹステージ１６４と、参照ミラー１６５と、レーザ干渉計１６６とを有する。ウェハチャック１６２は、ウェハＷを保持する。微動ステージ１６３は、制御部１０２により制御され、ウェハＷのθ（ｚ軸回りの回転）方向位置の補正機能、ウェハＷのｚ位置の調整機能、及びウェハＷの傾きを補正するためのチルト機能を有する。ＸＹステージ１６４は、制御部１０２により制御され、ウェハＷを所定の位置に位置決めするために配置される。ウェハ駆動部１６０により、ウェハＷの全面は転写可能であり、高精密な位置決めとウェハＷの表面の姿勢調節機能により、微細なパターンの重ね合せが可能である。参照ミラー１６５は微動ステージ１６３上にｘ及びｙ方向（ｙ方向は不図示）に取り付けられ、レーザ干渉計１６６からの光を反射する。参照ミラー１６５とレーザ干渉計１６６は、微動ステージ１６３の位置を計測する機能を有する。レーザ干渉計１６６は制御部１０２により制御される。

モールド搬送部は、モールド搬送用ロボット１８０を含む。ロボット１８０は、真空吸着によりハンド１８２にモールドＭを保持して搬送を行う。

レジスト供給手段は、紫外線照射前、つまり硬化前のレジストを保持する図示しないタンクと、当該タンクに接続され、ウェハＷ面にレジストを滴下するためのノズル１８５と、ノズル１８５からレジストを滴下するか停止するかを切り替える図示しないバルブを含む。好ましくは、レジスト供給量を制御することが好ましい。例えば、供給量の制御は、ＸＹステージ１６４の座標位置からモールドＭとウェハＷとが対向している面積を求め、その面積とモールドＭの凹凸の平均高さとウェハＷとの間隙とを掛け合わせて体積を必要な供給量として算出する。これにより、不要なレジストがウェハＷからこぼれてウェハチャック１６２やＸＹステージ１６４を汚染することを防止することができる。

その他の機構は、ＸＹステージが載置される定盤１９０、定盤１９０上に屹立する支柱１９２、支柱１９２に支持される天板１９４を含む。定盤１９０は、装置１００全体を支えると共にウェハステージ１６４の移動の基準平面を形成する。定盤１９０は、図示しない除振器を介して床に設置される。支柱１９２は、ウェハＷより上方に位置する構成部分の光源１１０からモールドＭまでを支持する。

以下、図３を参照して、ナノインプリント装置１００を利用した第１の実施例の加工方法について説明する。ここで、図３は、本実施例のナノインプリント装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。

動作において、転写に供されるウェハＷは、不図示のウェハ搬送系によってウェハチャック１６２に載置される。ウェハチャック１６２は真空吸着によってウェハＷを保持する。まず、ＸＹステージ１６４を駆動し、ウェハＷの載置されたウェハチャック１６２を移動させ、ウェハＷ上のパターンの転写を行う場所（ショット）をノズル１８５の下に位置決めする。

次いで、ノズル１８５によってウェハＷ上の目的のショットに適量のレジスト（光硬化性樹脂）の滴下を行う（ステップ１００２）。次に、ウェハＷの位置決めを行う（ステップ１００４）。具体的には、ショットの平面がモールドＭのパターンＰと対向する位置に来るようにＸＹステージ１６４を駆動した後に微動ステージ１６３を駆動してウェハチャック１６２のｚ方向の高さと傾きを調整する。また、ウェハＷのショットの表面を装置１００の基準平面（不図示）に合わせる。

次に、インプリント機構部がリニアアクチュエータ１３６を駆動してモールドチャック１４０（及びモールドＭ）を所定位置まで下降させ、モールドＭをレジストに押し付ける（ステップ１００６）。制御部１０２は、荷重センサ１０４の出力に基づいて押し付け力が所定の範囲かどうかを判断する（ステップ１００８）。

制御部１０２は、押し付け力が所定の範囲にないと判断すると（ステップ１００８）、モールドチャックステージ１３８によってモールドチャック１４０のｚ方向の位置と傾きを変えるか、または微動ステージ１６３によってウェハチャック１６２のｚ方向の位置と傾きを変えることにより、モールドＭの押し付け力の調整を行う（ステップ１０１０）。所定の押し付け力になるまでステップ１００８と１０１０が繰り返される。

一方、制御部１０２は、モールドＭの押し付け力が適切であると判断すると（ステップ１００８）、圧電素子１４４による厚み方向の加振を開始し、モールドＭを押し付け方向（図１のｚ方向）に微少振動させる（ステップ１０１２）。続いて照明光源１１２により所定時間の紫外光の照射を行う（ステップ１０１４）。この場合、微少振動の周波数と振幅は、上述のように、レジストの特性やパターンの形状に応じて変更する。紫外光の照射が完了すると、圧電素子１４４の加振を停止する（ステップ１０１６）。

次に、制御部１０２は、リニアアクチュエータ１３６を駆動してモールドチャック１４０を上昇させ、モールドＭをウェハＷのレジストから引き離す（ステップ１０１８）。最後に、制御部１０２は、ＸＹステージ１６４を駆動し（ステップ１０２０）、次のショットがノズル１８５の下に来るようにウェハＷを移動する。かかる処理を繰り返し、逐次転写（ステップアンドリピート）を行う。全ての転写が完了したら、ウェハＷが搬出され、次のウェハＷが搬入される。

以上のようにして、紫外光照射中にモールドを押し付け方向に微少振動させることにより、モールドのパターンの垂直面とレジストとの結合度を低くした状態でレジストを硬化させる。この結果、モールドの離型時に必要とされる力を低減し、離型時間を短縮することが可能となる。

以下、図４を参照して、ナノインプリント装置１００を利用した第２の実施例の加工方法について説明する。ここで、図５は、本実施例のナノインプリント装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。本実施例は、第１の実施例とモールドの加振をレジストへの押し付けが完了する前に開始する点で相違する。

ステップ１１０２乃至１１０６はステップ１００２乃至１００６と同様である。次に、インプリント機構部がリニアアクチュエータ１３６を駆動してモールドチャック１４０及びモールドＭを所定位置まで下降を開始し（ステップ１１０８）、その際に、制御部１０２は測距手段１０７の計測結果に基づいてモールドＭとウェハＷとの距離がメモリ１０６に格納された所定値かどうかを判断し（ステップ１１０８）、所定値になるまで下降を許容する。この結果、制御部１０２は、モールドチャック１４０が所定位置まで下降したことを確認する。制御部１０２はモールドＭとウェハＷとの距離が所定値であると判断すると（ステップ１１１０）、インプリント機構部に下降を停止するように命令してモールドチャック１４０の下降を終了する（ステップ１１１０）。

次に、制御部１０２は、圧電素子１４４による厚み方向の加振を開始し、モールドＭを押し付け方向（図１のｚ方向）に微少振動させる（ステップ１０１２）。また、制御部１０２は、荷重センサ１０４の出力に基づいて押し付け力が所定の範囲かどうかを判断する（ステップ１１１４）。

制御部１０２は、押し付け力が所定の範囲にないと判断すると（ステップ１１１４）、モールドチャックステージ１３８によってモールドチャック１４０のｚ方向の位置と傾きを変えるか、または微動ステージ１６３によってウェハチャック１６２のｚ方向の位置と傾きを変えることにより、モールドＭの押し付け力の調整を行う（ステップ１１１６）。所定の押し付け力になるまでステップ１１１４と１１１６が繰り返される。

制御部１０２は、押し付け力が所定の範囲にあると判断すると（ステップ１１１４）、照明光源１１２により所定時間の紫外光の照射を行う（ステップ１１１８）。この場合、微少振動の周波数と振幅は、レジストの特性やパターンの形状に応じて変更する。例えば、粘性が低く、硬化速度の早い（紫外光感度の高い）レジストもしくは凹凸のピッチの小さなパターンの場合は、微少振動の振幅を小さくし、振動周波数を高くする。紫外光の照射が完了すると、圧電素子１４４の加振を停止する（ステップ１１２０）。

次に、制御部１０２は、リニアアクチュエータ１３６を駆動してモールドチャック１４０を上昇させ、モールドＭをウェハＷのレジストから引き離す（ステップ１１２２）。最後に、制御部１０２は、ＸＹステージ１６４を駆動し（ステップ１１２４）、次のショットがノズル１８５の下に来るようにウェハＷを移動する。かかる処理を繰り返し、逐次転写（ステップアンドリピート）を行う。全ての転写が完了したら、ウェハＷが搬出され、次のウェハＷが搬入される。

以上のように、紫外光の照射を行う前の、モールドの押し付けが完了する前からモールドを微少振動させることにより実施例１と同様の効果を有する。更に、微少振動させることにより、モールド押し付け時のモールドのパターン凹部への気泡の混入と残留を防止する効果がある。

以下、図５を参照して、ナノインプリント装置１００を利用した第３の実施例の加工方法について説明する。ここで、図５は、本実施例のナノインプリント装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。本実施例は、第１の実施例と、紫外光の照射が所定量行なわれてからモールドの微少振動を開始する点で相違する。

ステップ１２０２乃至１２１０はステップ１００２乃至１０１０と同様である。制御部１０２は、モールドＭの押し付け力が適切であると判断すると（ステップ１２０８）、処理は２つに分岐する（ステップ１２１２）。ステップ１２１４では照明光源１１２により所定時間の紫外光の照射を行う。これと並行して、制御部１０２は、光量センサ１０８で紫外光の強度を計測し、照射開始から経過した時間との積により所定光量の照射が行なわれたどうかの判断する（ステップ１２１６）。所定光量は０からレジストが完全硬化するのに必要な光量までを含み、レジストの特性やパターンの形状に応じて、加工装置ユーザーが適宜設定して使用する。制御部１０２は、照射光量が所定光量でないと判断した場合（ステップ１２１６）、照射を継続する。一方、制御部１０２は、照射光量が所定光量であると判断した場合（ステップ１２１６）、加振を開始し、モールドＭを押し付け方向（図１のｚ方向）に微少振動させる（ステップ１２１８）。加振開始のタイミングは紫外光の照射開始と同時や紫外光の照射中、あるいは紫外光の照射が完了した後に設定することが可能である。この場合、微少振動の周波数と振幅は、レジストの特性やパターンの形状に応じて変更する。例えば、粘性が低く、硬化速度の早い（紫外光感度の高い）レジストもしくは凹凸のピッチの小さなパターンの場合は、微少振動の振幅を小さくし、振動周波数を高くする。紫外光の照射が完了すると、圧電素子１４４の加振を停止する（ステップ１２２２）。

次に、制御部１０２は、リニアアクチュエータ１３６を駆動してモールドチャック１４０を上昇させ、モールドＭをウェハＷのレジストから引き離す（ステップ１２２４）。最後に、制御部１０２は、ＸＹステージ１６４を駆動し（ステップ１２２６）、次のショットがノズル１８５の下に来るようにウェハＷを移動する。かかる処理を繰り返し、逐次転写（ステップアンドリピート）を行う。全ての転写が完了したら、ウェハＷが搬出され、次のウェハＷが搬入される。

以上のようにして、レジストの特性やパターンの形状に応じてモールドの微少振動を開始するタイミングを変えることで、結合し始めたレジストとモールドのパターン垂直面とをより効果的に分離することができる。この結果、モールドの離型時に必要とされる力を低減し、離型時間を短縮することが可能となる。

図６は、図２に示す加振機構の変形例を示すモールドチャック周辺の断面図である。本実施例では加振機構として、圧電素子１４２の代わりに、アクチュエータ１４６を使用する。なお、図２と同一部材については同一の参照符号を付して、説明は省略する。モールドチャック１４０Ａは、圧電素子１４２の代わりに、アクチュエータ１４６を収納する。アクチュエータ１４６は、可動ピン１４７を有し、可動ピン１４７をモールドチャックステージ１３８に突出及び衝突させる。アクチュエータ１４６はエアシリンダやボイスコイルモータなどである。アクチュエータ１４６の数は限定されない。

なお、モールドチャック１４０Ａの内部にアクチュエータ１４６を収納する閉空間を形成し、可動ピン１４７はモールドチャックステージ１３８の代わりに閉空間の天井に衝突してもよい。また、アクチュエータ１４６は、図８に示すように、モールドチャック１４０Ｂの代わりに、ウェハチャック１６２の閉空間１６３内に配置され、可動ピン１４７は閉空間１６３の天井部に衝突してもよい。更に、モールドチャック１４０Ａやウェハチャック１６２の代わりに、微動ステージ１６３にアクチュエータを設けてもよい。微動ステージ１６３をｚ方向に微少量、高速に動かすことでモールドＭに対して衝撃を与えることができる。

図７は、図６及び図８に示す加振機構を有するナノインプリント装置の動作を示すフローチャートである。図７において、ステップ１３１０までのフローは図３に示すステップ１０１０と同様であり、続くステップ１３１２はステップ１０１４と同様であるが、ステップ１３１２中にステップ１０１４は行われる。次に、モールドチャック１４０Ａに内蔵されたアクチュエータ１４６を動作させ、可動ピン１４７をモールドチャック１４０Ａの裏面又は閉空間１６３の天井部に突き当てる（ステップ１３１４）。この時の反力はモールドＭに衝撃として伝わる。これにより硬化したレジストＲとモールドＭとの間に離型開始点が形成される。ステップ１３１６と１３１８はステップ１０１８と１０２０と同様である。アクチュエータ１４６と可動ピン１４７の組合せを複数用意して、離型開始点が複数形成されるようにしてもよい。

以上のようにして、紫外光の照射後、モールドの離型を行う前に、モールドに衝撃を与えることで離型開始点を形成することができ、そこを起点としてより小さな力でモールドを離型することができる。なお、図８を使用する場合、結果としてモールドに衝撃が伝わればよいので、ショット毎にアクチュエータ１４６を設ける必要はない。

図９は、図６及び図８に示す加振機構の配置の変形例を示すモールドチャック１４０Ｃ周辺の断面図である。図１０（ａ）は、モールドチャック１４０Ｃの概略平面図である。図１０（ｂ）は、モールドＭの概略平面図である。図１０（ａ）のＡ−Ａ破線で示す断面が図９に対応する。図９において、モールドチャックステージ１３８に機械的保持手段で固定されるモールドチャック１４０Ｃは、照明光源１２１からの紫外光に対して透明な、例えば、石英から構成される。

本実施例のモールドチャック１４０Ｃは、排気路１５０とＯリング１５２を有し、位置決めピン１４１の代わりに位置合わせマークＭＣを有し、その底面にはアクチュエータ１４６と固定ピン１４８が固定される。

排気路１５０は真空配管１５４に接続され、真空配管１５４は図示しない真空排気手段に接続される。この結果、モールドＭはモールドチャック１４０Ｃに真空吸着される。Ｏリング１５２は、図９及び図１０（ａ）に示すように、モールドＭの周囲を囲む円環形状を有し、モールドＭはモールドチャック１４０Ｃとの間の真空度を維持する。

位置合わせマークＭＣは、Ｏリング１５２の内側の、照射される紫外光が通過しない場所に配置され、モールドＭにもパターンＰの外側の位置合せマークＭＣに対応する場所に位置合せマークＭＭが描かれている。位置合わせマークＭＣ及ＭＭはモールド搬送用ロボット１８０によりモールドＭをモールドチャック１４０Ｃに取り付ける際のｘｙ面内の位置合せに使用される。位置合わせマークは光学的に透明なモールドチャックに位置決め用ピン等の設置が困難な場合に効果的である。位置決めピン１４１が不要になるので、モールド設置時に位置決めピンとの衝突によりモールドＭが欠けたりする事故を防止することができる。位置合わせマークは上述の実施例にもて起用可能である。

アクチュエータ１４６は、可動ピン１４７の移動方向が図６及び図８に示すそれとは略垂直になるように、モールドチャック１４０Ｃの底面に固定される。可動ピン１４７は、モールドＭの側面ＭＳに突き当て可能である。固定ピン１４８はモールドチャック１４０Ｃの底面に垂直に突出し、モールドＭを挟んで可動ピン１４７の移動方向上に配置される。図１０（ａ）に示すように、２組のアクチュエータ１４６と固定ピン１４８がパターンＰの対角線方向に配置され、パターンＰの倍率補正手段として使用される。倍率補正時の動作については、本出願人が特開２００３−７５９７公報に開示しているので、ここでは説明を省略する。

図７に示すナノインプリント装置の動作フローチャートは図９乃至図１０（ｂ）に示す構造にも適用可能である。もっとも、衝撃方向は図６及び図８と略垂直であり、図６及び図８がモールドパターン面に垂直な衝撃方向を有するのに対し、本実施例はパターン面に平行な衝撃方向を有する。また、図７のステップ１３１４において、モールドＭに衝撃を印加する際に、本実施例では倍率補正手段を使用する。具体的にはアクチュエータ１４６によりモールドＭに押し当てている可動ピン１４７を一旦アクチュエータ１４６側に引き戻してからモールドＭに再度押し当てる。これにより、離型前のモールドＭに衝撃を印加して、離型開始点を形成する。

以上のように、モールドパターンＰの倍率補正手段を流用することで、図６乃至図８と同様の効果を得ることができる。

図１１は、図２に示す加振機構の更なる変形例を示すモールドチャック１４０Ｄ周辺の概略断面図である。モールドチャック１４０Ｄは、加振機構として圧電素子１４４とアクチュエータ１４６の両方を使用する。圧電素子１４４はモールドチャック１４０Ｄとモールドチャックステージ１３８との間に配置され、アクチュエータ１４６を本体１４２Ｄ内に配置する。図２及び図６と同一の部材には同一の参照符号を付して説明は省略する。

図１２は、図１１に示すモールドチャック１４０Ｄを有するナノインプリント装置の動作のフローチャートである。図１２において、ステップ１４０２乃至１４１４とステップ１４１８乃至１４２２は図３に示すステップ１００２乃至１０１４とステップ１０１６乃至１０２０と同様である。図３との違いは、所定時間の紫外光の照射（ステップ１４１４）の後に、圧電素子１４４の微少振動を停止する前にアクチュエータ１４６によりモールドＭに衝撃を印加するステップ１４１６を加えた点である。

以上のようにして、レジストの硬化中にモールドを微少振動させ、レジストとモールドのパターン垂直面との結合の弱い状態で更に衝撃を印加することで、離型開始点の形成が容易になるとともに離型に要する力を大幅に低減することができる。

次に、図１３及び図１４を参照して、上述の加工装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１３は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（モールド製作）では、設計した回路パターンに対応するパターンを形成したモールドを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、モールドとウェハを用いてナノインプリント技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体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、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。

図１４は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（転写処理）では、ウェハに感光剤を塗布しつつモールドをウェハに押し付け、紫外線を照射して回路パターンをウェハに転写する。ステップ１６（エッチング）では、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）によってパターニングを完了する。ステップ１７（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。デバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を製造する。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。このように、本発明のナノインプリント技術を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。また、本発明は、かかるデバイス製造方法の中間及び最終結果物であるデバイス自体もカバーする趣旨である。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

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。

本発明の第１の実施例としての加工装置（ナノインプリント装置）の概略断面図である。 図１に示す加工装置のモールドチャック周辺の概略断面図である。 図１に示す加工装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す加工装置の別の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す加工装置の別の動作を説明するためのフローチャートである。 図２に示す加振機構の変形例を示すモールドチャック周辺の概略断面図である。 図６に示す加振機構を有する加工装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図２に示す加振機構の別の変形例を示すモールドチャック周辺の概略断面図である。 図２に示す加振機構の更に別の変形例を示すモールドチャック周辺の概略断面図である。 図１０（ａ）は、図９に示すモールドチャックの概略平面図、図１０（ｂ）はモールドの概略平面図である。 図２に示す加振機構の更に別の変形例を示すモールドチャック周辺の概略断面図である。 図６に示す加振機構を有する加工装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す加工装置を使用してデバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１３に示すステップ４の詳細なフローチャートである。 従来のモールドチャック周辺の断面図である。 従来のモールドとレジストとの離型を説明するための断面図である。

符号の説明

１００ 加工装置（ナノインプリント装置）
１４４、１４６ 加振機構
１４０−１４０Ｄ モールドチャック

Claims (8)

1. 凹凸のパターンをレジストに転写する加工方法であって、
   前記パターンを形成したモールドを基板上の前記レジストに押し付けるステップと、
   前記モールドを介して前記レジストを感光する光を前記レジストに照射するステップと、
   前記照射ステップ中に前記モールド及び前記基板に相対的に加振するステップと、
   前記モールドを前記レジストから離型するステップとを有することを特徴とする加工方法。
2. 前記加振ステップは、前記レジストの特性や前記パターンの形状に応じて設定された周波数と振幅を有する振動を付与することを特徴とする請求項１記載の加工方法。
3. 前記押し付けステップによる押し付け状態が所定の状態になっているかどうかを判断するステップと、
   前記所定の状態になっていると判断された場合に前記加振ステップが開始することを特徴とする請求項１記載の加工方法。
4. 前記押し付け状態は、前記モールドと前記レジストとの間の押付力又は前記モールドと前記基板との間隔であることを特徴とする請求項１記載の加工方法。
5. 前記光の照射量が所定量になっているかどうかを判断するステップと、
   前記所定の状態になっていると判断された場合に前記加振ステップが開始することを特徴とする請求項１記載の加工方法。
6. 前記加振ステップは加振中に振動の周波数及び／又は振幅を変更するか周波数及び／又は振幅が異なる２種類以上の振動を付与することを特徴とする請求項１記載の加工方法。
7. 凹凸のパターンを形成したモールドを基板上のレジストに押し付けると共に前記モールドを介して前記レジストを感光させる光を前記レジストに照射することによって前記レジストにパターンを転写する加工装置であって、
   前記モールドに印加する外力によって前記パターンの倍率を変化させる倍率補正手段と、
   前記モールドと前記レジストとの押し付け状態が所定の状態になっている場合又は前記光の照射量が所定量になっている場合に前記倍率補正手段によって前記モールドを加振する制御部とを有することを特徴とする加工装置。
8. 請求項７記載の加工装置を用いてパターンを基板上のレジストに転写するステップと、
   前記基板にエッチングを行う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。