JP2007266053A - 加工装置及び方法、並びに、デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】荷重制御性を損なうことなく、より高速な押圧工程を実現し、優れたスループットを有する加工装置及び方法を提供する。
【解決手段】パターンが形成されたモールドを、被転写体上に塗布したレジストに接触させて、前記被転写体に前記パターンを転写する加工装置であって、前記モールドを前記レジストに接触させる工程において、前記モールドのパターンに対して平行な方向に、前記モールドと前記被転写体とを相対的に移動させる第１の移動手段を有することを特徴とする加工装置を提供する。
【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に転写する加工装置及び方法に関する。本発明は、例えば、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。

リソグラフィー技術を用いて微細な構造（電子回路、ＭＥＭＳ、グレーティングレンズなどのデバイス）を製造する際、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画されたパターンをレジスト（感光剤）を塗布した基板（シリコンやガラス）に縮小投影してパターンを転写する。投影露光装置は、非常に微細な構造を形成することができるが、非常に高価であり、手軽に利用できるものではない。

一方、非常に微細な構造を形成可能で、且つ、低コストのパターニング法であるナノインプリントが注目されている。ナノインプリントとは、電子ビーム露光等によって微細なパターンが形成されたモールド（雛型）を、レジストとしての樹脂材料を塗布したウェハに押し付ける（押印する）ことによって、レジスト上にパターンを写し取るものである。ナノインプリントは、モールドを準備すれば、モールドを樹脂材料に押し付ける押印機構があればよいため、微細加工を低コストで実現することができる。現在、ナノインプリントは、１０ｎｍ程度の微細な形状を転写することが可能であり、微細化については十分な性能を有する。ナノインプリントは、投影露光装置では採算があわなかったために製造されなかった新しいデバイスへの適用が期待されており、特に、磁気記録媒体の微細な周期構造の形成手段として期待されている。

ナノインプリントには、転写方法として、熱サイクル法や光硬化法（「ＵＶ硬化型」とも言われる）などが提案されている。熱サイクル法は、加工対象の樹脂（熱可塑性材料）をガラス転移温度以上に加熱して（即ち、樹脂の流動性を高めて）モールドを押印し、冷却した後に離型する方法である。光硬化法は、紫外線硬化型の樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を利用し、透明なモールドで押印した状態で感光及び硬化させてからモールドを剥離する方法である。

光硬化法は、比較的容易に温度を制御することができるため、半導体素子の製造に適している。また、半導体素子の製造には、高精度な重ね合わせ精度（基板にパターンを幾つか重ね合わせる際の精度）が必須とする。光硬化法は、透明なモールド越しに基板上のアライメントマークを観察することができ、アライメントの観点からも半導体素子の製造に適している。一方、熱サイクル法は、加熱する工程を含むため、基板及びモールドが温度上昇によって熱膨張し、重ね合わせ精度を維持することが非常に困難である。

図１１は、従来の光硬化法によるナノインプリントを説明するための図であって、図１１（ａ）は押印工程、図１１（ｂ）は硬化工程、図１１（ｃ）は離型工程を示している。まず、紫外線を透過する材質（例えば、石英）からなるモールドＭＰを、図１１（ａ）に示すように、ＵＶ硬化樹脂ＵＣＲを塗布した基板（ウェハ）ＳＴに押し付ける。これにより、ＵＶ硬化樹脂ＵＣＲは、モールドＭＰに形成されたパターンに沿って流動する。

次に、モールドＭＰを基板ＳＴに押し付けた状態で、図１１（ｂ）に示すように、紫外線ＵＬを照射する。これにより、ＵＶ硬化樹脂ＵＣＲは、モールドＭＰの形（パターン）に硬化する。そして、図１１（ｃ）に示すように、モールドＭＰを基板ＳＴから引き離す。その結果、モールドＭＰの形を維持したＵＶ硬化樹脂ＵＣＲが基板ＳＴに残り、基板ＳＴ上にパターンが転写される。大きな基板に対しては、パターンの転写毎に基板を移動し、上述した工程を繰り返して基板全面にパターンを逐次転写する。転写された樹脂（レジスト）パターンは、パターンの下地を取り除くと、投影露光装置で転写されたレジストパターンと同等である。

なお、半導体素子の製造に限らず、商品を大量に生産する生産現場では、製造装置の生産性も要求される。製造装置のコストが低くても、生産能力が低ければ、トータルの生産コストが低くならないからである。

現在、一般的に使用されている露光装置（ステッパー及びスキャナー）では、単位時間当たりに処理できるウェハの枚数（スループット）は、１５０枚程度である。ウェハ１枚当たりの転写数は、５０回（ショット）程度であり、露光装置が１回の転写に要する時間は、１秒以下である。ナノインプリントの転写は、上述したように、押印工程、硬化工程及び離型工程の３つの工程を含む。従って、ナノインプリントで露光装置と同等のスループットを実現しようとすると、３つの工程を１秒程度で行う必要がある。

３つの工程のうち、硬化工程については、照度の高い紫外線を照射することによって、短時間で行うことが可能である。また、押印工程については、押印時にモールドを超音波加振するという提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。モールドを超音波加振することによって、樹脂（レジスト）の粘度が低下し、その流動性を高めることができるため、押印工程を短時間で行うことができる。更に、離型工程については、機械的な動作を早くしても、モールドと硬化したレジストとの摩擦によって、パターンが破損してしまうため、モールドに離型処理を施し、離型性を向上させている。
特開２００４−２８８８１１号公報

従来技術において、モールドに超音波加振を与える手段は、モールドのパターン面に対して垂直な方向の振動（上下振動）を前提としている。かかる振動は、モールドのパターン（凹部）に樹脂を浸透させやすくするという効果を有するが、モールドと基板との密着性を妨げてしまうため、短時間で押印工程を行うという本来の目的に対して逆効果となる可能性もある。

なお、ナノインプリントにおいて、樹脂を塗布する方法は、スピンコートなどによって基板上の全面に塗布する方法だけでなく、適量な樹脂を押印する位置に滴下する方法もある。かかる方法は、モールドが基板に接近するに従って、点状（半球状）の樹脂を徐々に押し広げ、パターン面全体に樹脂を行き渡らせる。この場合、上下振動（モールドのパターン面に対して垂直な方向の振動）を与えても、押印時間の短縮には繋がらない。

また、ナノインプリントでは、押印時にモールドにかかる荷重を一定に保つための制御が必要である。特に、パターンの精度が要求される場合は、荷重変動がパターンの寸法精度に影響を与えてしまう。従って、短時間で所望の荷重に到達し、更に、荷重を一定に維持しなければならないが、従来技術は、荷重の制御に関しては何ら開示していない。

そこで、本発明は、荷重制御性を損なうことなく、より高速な押圧工程を実現し、優れたスループットを有する加工装置及び方法を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての加工装置は、パターンが形成されたモールドを、被転写体上に塗布したレジストに接触させて、前記被転写体に前記パターンを転写する加工装置であって、前記モールドを前記レジストに接触させる工程において、前記モールドのパターンに対して平行な方向に、前記モールドと前記被転写体とを相対的に移動させる第１の移動手段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方法は、パターンが形成されたモールドを、被転写体上に塗布したレジストに接触させて、前記被転写体に前記パターンを転写する加工方法であって、前記モールドのパターンに対して平行な方向に、前記モールドと前記被転写体とを相対的に移動させながら、前記モールドと前記レジストとを接触させるステップを有することを特徴とする。

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、被転写体にパターンを転写するステップと、前記パターンが転写された前記被転写体をエッチングするステップとを有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、荷重制御性を損なうことなく、より高速な押圧工程を実現し、優れたスループットを有する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加工装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の加工装置１の構成を示す概略断面図である。

加工装置１００は、パターンが形成されたモールドを、被転写体に塗布されたレジストに接触させて、被転写体にパターンを転写するナノインプリント装置である。加工装置１は、本実施形態では、ＵＶ硬化型のステップ・アンド・リピート方式のナノインプリント装置である。

加工装置１は、図１に示すように、モールド１０１と、ヘッド１０３と、荷重センサ１０４と、昇降部１０５と、直動ガイド１０６と、ボールネジ１０７と、モータ１０８と、フレーム１０９と、ＸＹステージ１１０と、定盤１１１とを有する。また、加工装置１は、除振台１１２と、モータドライバ１１３と、ディスペンサ１１４と、アライメントスコープ１１５と、制御部３００とを有する。

モールド１０１は、例えば、ＵＶ硬化樹脂を硬化させるための紫外光を透過する石英製で、表面には、転写するパターンの凹凸形状が形成されている。基板１０２には、表面に樹脂（本実施形態では、ＵＶ硬化樹脂）が塗布されている。基板１０２は、モールド１０１が押し付けられた（押印された）状態で、紫外光が照射される。これにより、基板１０２の表面に塗布された樹脂に３次元パターン（即ち、モールド１０１のパターン）が形成される。

ヘッド１０３は、モールド１０１を保持し、ＵＶ光学系を内部に有する。換言すれば、ヘッド１０３は、モールド１０１の裏面（図中ｚ方向）から紫外光を照射する機能を有する。また、ヘッド１０３は、モールド１０１の表面（パターン面）が基板１０２の表面にならうように平行出し機構も有する。

荷重センサ１０４は、例えば、ロードセルで構成され、モールド１０１にかかる荷重（押印力）を測定する。

昇降部１０５は、下面において、ヘッド１０３及び荷重センサ１０４を介して、モールド１０１を保持し、上下に移動する。これにより、モールド１０１と基板１０２との押印動作及び離型動作が行われる。直動ガイド１０６は、昇降部１０５の移動方向を規制する。直動ガイド１０６の移動方向は、後述するＸＹステージ１１０の移動方向からなるＸＹ平面に対して、垂直になるように調整される。

ボールネジ１０７は、上側の端部において、モータ１０８と連結する。ボールネジ１０７は、昇降部１０５の内部に配置されたボールナットと係合する。従って、昇降部１０５は、モータ１０８を回転させることによって、ｚ方向に移動する。

フレーム１０９は、剛性の高い部材で形成され、モールド１０１を上下に移動させる移動機構全体を支持する。ＸＹステージ１１０は、基板１０２を保持すると共に、逐次パターニングのためにＸＹ方向に移動する。ＸＹステージ１１０は、定盤１１１の上側の表面に沿って、ＸＹ方向に移動する。ＸＹステージ１１０は、例えば、図示しないリニアモータによって駆動される。

定盤１１１は、フレーム１０９を保持すると共に、ＸＹステージ１１０を搭載する。定盤１１１は、加工装置１の全体を支持し、除振台１１２を介して床に設置される。除振台１１２は、床からの振動を遮断し、外乱による加工装置１への影響を防止する。

モータドライバ１１３は、モータ１０８を駆動するためのドライバである。ディスペンサ１１４は、基板１０２の１ショットごとに樹脂を塗布する場合に、樹脂を滴下する。アライメントスコープ１１５は、基板１０２の位置を測定する。アライメントスコープ１１５は、基板１０２に配置されているアライメントマークを測定し、基板１０２とモールド１０１（のパターン）との位置合わせに使用される。

ＸＹステージ１１０は、本実施形態では、ＸＹステージ振動部２１０と、ＸＹステージ本体２２０とから構成される。ＸＹステージ振動部２１０は、ＸＹステージ本体２２０に載置される。具体的には、ＸＹステージ振動部２１０は、弾性ヒンジ又はリンク機構を介してＸＹステージ本体２２０に連結され、ＸＹステージ本体２２０に対してｘ方向のみに、微少量移動することができる。

ＸＹステージ振動部２１０は、振動板２１２と、加振器２１４と、弾性体２１６と、加振駆動部２１８とを有する。振動板２１２には、基板１０２が載置される。加振器２１４は、本実施形態では、ピエゾ素子からなるアクチュエータであり、振動板２１２の微少量の駆動を可能とする。振動板２１２は、加振器２１４の駆動によって、ステージ本体２２０に対してｘ方向に微少量移動することができる。弾性体２１６は、振動板２１２に対して加振器２１４と対向する位置に配置され、振動板２１２がｘ方向に移動した際の反力を受ける機能を有する。加振駆動部２１８は、加振器２１４を駆動する。

ナノインプリントでは、モールド１０１を基板１０２（に塗布された樹脂）に押し付ける（押印する）ことで、モールド１０１に形成されたパターン（凹凸形状）の凹部に樹脂を充填する。一方、基板１０２に塗布された余分な樹脂は、モールド１０１の外側へ押し出される。樹脂は粘性を有するため、モールド１０１の外側へ余分な樹脂を押し出すためには、ある程度の時間を要する。本実施形態では、モールド１０１を基板１０２に接触させる工程（即ち、押印工程）において、ＸＹステージ振動部２１０（加振器２１４）によって、モールド１０１のパターンに対して平行な方向（Ｘ方向）に、基板１０２を微少量移動（振動）させる。

ここで、図２を参照して、ＸＹステージ振動部２１０（加振器２１４）による基板１０２のＸ方向への振動について説明する。

図２（ａ）は、スピンコートなどによって、基板１０２に樹脂Ｒが塗布された状態を示している。かかる基板１０２に対して、モールド１０１を下降させ、樹脂Ｒを押印する。このとき、加振器２１４を駆動し、図２（ｂ）に示すように、振動板２１２を介して基板１０２をｘ方向（図中横方向）に微少量往復移動（即ち、振動）させる。基板１０２を振動させることによって、樹脂Ｒの流動が促進され、余分な樹脂Ｒがモールド１０１の外側に押し出される（移動する）速度を速くすることができる。その結果、押印工程を短時間で行うことができる。更に、基板１０２の振動は、モールド１０１が基板１０２に接触する前に停止し、図２（ｃ）に示すように、モールド１０１を下降する。但し、基板１０２の振動は、モールド１０１を下降させながら基板１０２を振動させてもよいし、モールド１０１と基板１０２が完全に接触する前にモールド１０１の下降を一旦停止し、基板１０２を振動させてもよい。

押印工程における基板１０２の往復移動（振動）の周波数及び振動量は、モールド１０１に形成されているパターンの大きさ、樹脂Ｒの粘度、モールド１０１と樹脂Ｒとの間の摩擦係数によって、最適値となっている。また、基板１０２の振動の周波数及び振動量は、モールド１０１と基板１０２との間隔に応じて、変化させてもよい（例えば、モールド１０１が基板１０２に近づくにつれて基板１０２の振動の周波数及び振動量を小さくするなど）。

本実施形態では、基板１０２の振動方向は、ｘ方向であるが、加振器２１４をｘ方向及びｙ方向の両方向に配置し、２次元的に基板１０２を振動させてもよい。また、本実施形態では、基板１０２を振動させているが、基板１０２を固定し、モールド１０１を振動させてもよい。

また、本実施形態では、予め基板１０２に樹脂Ｒを一様に塗布した状態の例を示したが、基板１０２のショット（転写領域）の内部に樹脂Ｒを滴下した場合にも同様の効果を得ることができる。樹脂Ｒを滴下した場合は、予め基板１０２に樹脂Ｒを一様に塗布した場合に比べて、樹脂Ｒの横方向（ｘ方向）の移動量が多くなる。従って、基板１０２を振動させない場合に比べ、より効果が顕著となる。

このように、加工装置１は、樹脂を滴下又は塗布した基板１０２にモールド１０１を押印する際に、モールド１０１のパターンに平行な方向に、モールド１０１と基板１０２とを相対的に振動させる。これにより、余分な樹脂は、モールド１０１（パターン）の外側に従来よりも速く排出される。従って、加工装置１は、押印工程を短時間で行うことが可能であり、高速な押圧工程を実現することができる。

制御部３００は、加工装置１の動作を制御する。制御部３００は、荷重センサ１０４の出力（測定結果）に基づいて、モータドライバ１１３を介して、モールド１０１と基板１０２（レジスト）とが接触する際の荷重を制御する。また、制御部３００は、加振駆動部２１８を介して、上述した加振器２１４も制御する。

図３は、制御部３００の荷重制御を説明するための図である。なお、制御部３００は、上述したように、加工装置１の動作全体を制御するが、本発明の本質に関係のない制御については説明を省略し、荷重制御と加振器２１４の制御について説明する。

モールド１０１を基板１０２に押し付ける場合、パターンニングの再現性、精度を維持するために、非常に高精度な荷重制御が求められる。そこで、制御部３００は、荷重センサ１０４の測定結果に基づいて、荷重が所望の値に維持するように、フィードバック制御を行う。

図３を参照するに、荷重センサ１０４からの測定結果（測定値）は、ローバスフィルタ３０２を介することで、高周波成分が除去される。制御部３００は、高周波成分が除去された値と目標荷重との偏差を比較器３０４で算出し、算出した偏差に対して、ＰＩＤ制御を行って、モータドライバ１１３に駆動信号を出力する。また、制御部３００は、加振器２１４の駆動信号も出力する。

制御部３００は、モールド１０１を基板１０２に押し付けた際の荷重が所定の荷重に達するように、荷重の測定値に基づいてモールド１０１の駆動量（移動量）をフィードバック制御する。このとき、ＸＹステージ振動部２１０（即ち、基板１０２）を振動させると、かかる振動に起因する荷重変動が荷重センサ１０４によって検出されてしまう。ＸＹステージ振動部２１０の振動に起因する荷重変動は、本来の荷重制御（所望の荷重に押印力を制御する）には無関係である。従って、ローパスフィルタ３０２が除去する周波数（カットオフ周波数）を、ＸＹステージ振動部２１０の振動によって生じる振動周波数より小さく設定することで、制御部３００は、振動の影響を受けることなく荷重制御を行うことができる。

また、荷重が設定荷重に到達したら、ローパスフィルタ３０２のカットオフ周波数は、フィードバックループ周波数より低く設定される。これにより、電気的なノイズなどの本来の荷重変化ではない値に対して、制御部３００が追従することを防止し、安定して荷重を維持することができる。尚、ここではローパスフィルタとしたが、所定の範囲内の周波数帯のみを取り出すバンドパスフィルタであっても良い。

加工装置１の動作について説明する。基板１０２は、図示しない搬送系によって、加工装置１に搬入され、ＸＹステージ１１０に保持される。基板１０２がＸＹステージ１１０に保持されたら、アライメントスコープ１１５によって、基板１０２上のアライメントマークを測定し、ＸＹステージ１１０の座標における基板１０２の位置を検出する。

次に、モールド１０１の押印位置（パターニングする位置）に樹脂を滴下する。具体的には、ディスペンサ１１４の滴下位置と基板１０２のショット位置とが一致するように、ＸＹステージ１１０を移動する。その後、ディスペンサ１１４によって、基板１０２のショット全面に樹脂が滴下される。

樹脂の滴下後は、アライメント測定の結果に基づいて、基板１０２の位置を補正すると共に、基板１０２をモールド１０１の押印位置に移動させる。基板１０２がモールド１０１の押印位置に移動したら、モータ１０８を駆動し、モールド１０１を基板１０２に押し付ける。このとき、ＸＹステージ１１０のＸＹステージ振動部２１０が駆動され、基板１０２は、ｘ方向に往復移動（即ち、振動）をする。モールド１０１が基板１０２に近づくに従って、基板１０２に滴下された樹脂がモールド１０１のパターンに沿って広がっていく。押印工程が完了したら、図示しない紫外光源からモールド１０１を通して、紫外光を樹脂に照射する。樹脂が硬化するまで紫外光を照射した後、基板１０２からモールド１０１を離型する。そして、次のショット位置に樹脂を滴下し、逐次転写を繰り返す。

本実施形態では、基板１０２が加工装置１に搬送された後で、ディスペンサ１１４によって、基板１０２に樹脂を塗布しているが、予め樹脂を塗布した基板１０２を用いてもよい。また、ディスペンサ１１４は、基板１０２のショット全面に樹脂を滴下せずに、図４に示すように、基板１０２のショット端部のみに樹脂を滴下してもよい。図４は、基板１０２のショット端部に樹脂を滴下した場合の加工装置１の動作を説明するための図である。

図４を参照するに、樹脂Ｒは、基板１０２のパターンが形成されるショットの端部に滴下される。樹脂Ｒが基板１０２に滴下されると、図４（ａ）に示すように、本来のモールド１０１が押印される位置とはｘｙ方向にずれた位置に基板１０２を移動させる。

次に、図４（ｂ）に示すように、モールド１０１を下降させながら、同時に基板１０２をｘ方向に移動させる。モールド１０１が樹脂Ｒを押しつぶしていくと同時に、基板１０２が移動することで、図４（ｃ）に示すように、樹脂Ｒがモールド１０１のパターンに広がる。モールド１０１が所定の位置（モールド１０１が基板１０２を押印する位置）まで移動したら、基板１０２の移動を停止し、図４（ｄ）に示すように、モールド１０１を更に下降させる。そして、図４（ｅ）に示すように、モールド１０１を基板１０２まで押し付けて押印工程が終了する。押印工程以降の工程（即ち、硬化工程及び離型工程）は、基板１０２のショット全面に樹脂を滴下した場合と同様であるため、説明を省略する。

このように、押印工程において、滴下された樹脂の上部がモールド１０１の下面（パターン形成面）に接触している状態で、基板１０２を横方向に移動させることで、樹脂の広がりを促進させることができる。従って、より短時間で樹脂をモールド１０１のパターン全体に充填することが可能となり、高速な押印工程を実現することができる。勿論、基板１０２の横方向の移動と基板１０２の振動とを組み合わせることで、更なる押印工程の高速化を図ることができる。

図４では、基板１０２の移動は、１方向のみであるが、図５に示すように、２次元的に基板１０２を移動させてもよい。図５は、押印工程において、上方向から見た基板１０２を示している。図５において、Ｓは、モールド１０１が押印されるべきショットを表している。

図５（ａ）に示すように、押印工程の初期状態では、樹脂Ｒは、ショットＳの右下に滴下される。樹脂Ｒが滴下された基板１０２は、樹脂Ｒの位置がモールド１０１の右上の位置に相対するように、位置決めされる。基板１０２が位置決めされたら、モールド１０１を下降させ、滴下された樹脂Ｒとモールド１１０を接触させる。

モールド１１０が樹脂Ｒと接触したら、モールド１１０を更に下降させると共に、基板１０２を矢印Ｔで示す軌跡を描くように移動させる。その結果、図５（ｂ）に示すように、樹脂Ｒは、モールド１０１のパターン全体に概ね充填される。そして、モールド１０１を更に下降させ、モールド１０１のパターン全体に樹脂Ｒを完全に充填して、押印工程を完了する。

このように、紫外光を照射して樹脂を硬化させる（硬化工程）前に、基板１０２を相対的に移動させることで、樹脂のｘｙ面方向への広がりを促進させることができ、より短時間で押圧工程を完了させることができる。従って、高速な押印工程を実現し、優れたスループットを有する加工装置（ナノインプリント装置）を提供することができる。

以下、加工装置１の変形例である加工装置１Ａについて説明する。図６は、本発明の一側面としての加工装置１Ａの構成を示す概略断面図である。加工装置１Ａは、加工装置１と同様であるが、モールド側と基板側に加振機能を有する点が異なる。具体的には、加工装置１Ａは、加工装置１と比較して、ヘッド１０３Ａの構成、ＸＹステージ１１０Ａの構成及び制御部３００Ａの構成が異なり、その他（例えば、ディスペンサ１１４やアライメントスコープ１１５など）の構成は同様である。

ヘッド１０３Ａは、本実施形態では、モールド振動部４１０と、ヘッド本体４２０とから構成される。モールド振動部４１０は、弾性ヒンジなどで構成された連結部を介して、ヘッド本体４２０に連結され、ヘッド本体４２０に対してｘ方向のみに、微少量移動することができる。ヘッド本体４２０は、荷重センサ１０４を介して、昇降部１０５に連結されている。従って、ヘッド１０３Ａは、ヘッド１３０と同様に、ｚ方向に移動することができる。

モールド振動部４１０は、振動板４１２と、加振器４１４と、弾性体４１６と、加振駆動部４１８とを有する。振動板４１２には、モールド１０１が取り付けられる。加振器４１４は、本実施形態では、ピエゾ素子からなるアクチュエータであり、振動板４１２の微小量の駆動を可能とする。振動板４１２は、加振器４１４の駆動によって、ヘッド本体４２０に対してｘ方向に微少量移動することができる。弾性体４１６は、振動板４１２に対して加振器４１４と対向する位置に配置され、振動板４１２がｘ方向に移動した際の反力を受ける機能を有する。加振駆動部４１８は、制御部３００Ａによって制御され、加振器４１４を駆動する。

ＸＹステージ１１０Ａは、本実施形態では、ＸＹステージ振動部５１０と、ＸＹステージ本体５２０とから構成される。ＸＹステージ振動部５１０は、例えば、弾性ヒンジを介してＸＹステージ本体５２０に接続され、ＸＹステージ本体５２０に対してｚ方向に微少量移動することができる。

ＸＹステージ駆動部５１０は、振動板５１２と、加振器５１４と、加振駆動部５１６とを有する。振動板５１２には、基板１０２が載置されている。加振器５１４は、本実施形態では、ピエゾ素子からなるアクチュエータであり、振動板５１２の微少量の駆動を可能とする。振動板５１２は、加振器５１４の駆動によって、ＸＹステージ本体５２０に対してｚ方向に微少量移動することができる。加振駆動部５１６は、制御部３００Ａによって制御され、加振器５１４を駆動する。

図７は、制御部３００Ａの荷重制御を説明するための図である。図７を参照するに、制御部３００Ａは、制御部３００と同様であるが、モールド側と基板（ＸＹステージ）側の加振とを制御する（即ち、２系統の制御系を有する）点が異なる。制御部３００Ａは、荷重制御を行う際に、ローパスフィルタ３０２のカットオフ周波数は、加振器４１４及び加振器５１４の振動周波数によって決める。また、制御部３００Ａは、加振駆動部４１８と加振駆動部５１６とを独立に制御される。

加工装置１Ａの動作について説明する。なお、加工装置１Ａの動作は、加工装置１の動作と同様であるため、加工装置１Ａの特徴である押印工程及び離型工程について詳細に説明する。

押印工程において、樹脂を塗布した（又は滴下した）基板１０２をヘッド１０３Ａの下部に位置決めした後、加振器４１４を駆動させることによってモールド１０１をｘ方向に振動させながら、ヘッド１０３Ａを下降させる。加工装置１Ａは、モールド１０１をｘ方向に振動させることによって、樹脂が広がりやすく、より高速に押印工程を完了させることができる。

次に、荷重を維持すると共に、基板１０２（樹脂）に紫外光を照射する。所定量の紫外光を樹脂に照射し、樹脂が硬化したら硬化工程を完了する。

硬化工程の完了後は、ヘッド１０３Ａを上昇させることで、離型工程を行う。モールド１０１の表面（パターン面）に離型処理を施した場合であっても、一般に、離型工程を高速に行うと、樹脂とモールド１０１との摩擦によって破損してしまうことがある。そこで、従来では、ヘッドを非常に遅い速度で駆動していた。従って、離型工程に時間を要し、加工装置の生産性が低下していた。

本実施形態の加工装置１Ａは、離型工程時に加振器５１４を駆動することによって、モールド１０１のパターンに対して垂直な方向に、基板１０２を微小量振動させる。基板１０２を垂直方向に振動させることによって、離型工程時の樹脂とモールド１０１との摩擦力が減少するため、モールド１０１と基板１０２とが離れやすくなる。従って、モールド１０１を基板１０２から高速に離しても、基板１０２（樹脂）に形成されたパターンを壊すことがない。これにより、加工装置１Ａは、短時間で離型工程を完了させることができ、高速な離型工程を実現することができる。

押印工程及び離型工程において、制御部３００Ａが、荷重センサ１０４の測定結果に基づいてモールド１０１を駆動させるフィードバック制御を行う場合、加振器４１４及び５１４からの振動によって荷重センサ１０４の測定値が変動（振動）することになる。そこで、本実施形態では、制御部３００Ａは、ローパスフィルタ３０２を有し、ローパスフィルタ３０２のカットオフ周波数を加振する周波数より小さく設定することで、加振の影響を受けることなく荷重制御を実現することができる。

加工装置１Ａでは、モールド１０１をパターンに対して平行な方向（ｘ方向）に振動させ、基板１０２をｚ方向に振動させているが、図８に示すように、モールド１０１をｙ方向に振動させ、基板１０２をｘ方向に振動させてもよい。ここで、図８は、加工装置１Ａにおいて、モールド１０１及び基板１０２の振動方向を説明するための図である。

なお、加工装置１Ａは、押印工程時において、モールド１０１及び基板１０２の両方を振動させ、より樹脂の広がりを促進させることもできる。

また、基板１０２の１ショット内のパターンの方向を求め、かかる方向と直交する方向に基板１０２及び／又はモールド１０１を振動させてもよい。例えば、ｘ方向とｙ方向のパターンが同じ比率でショット内に存在していた場合は、座標軸から４５°傾いた方向に振動させればよい。なお、４５°の方向に振動させるためには、基板側とモールド側の振動周期と振幅を合わせればよい。

また、モールド１０１のパターンが、１方向のみのラインパターン（例えば、ライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ））であった場合には、パターンに沿った方向に振動させながら離型（モールド１０１をｚ方向に移動）すればよい。これにより、基板１０２（樹脂）に形成されたパターンを壊すことなく、迅速に離型工程を完了させることができる。

加工装置１及び１Ａは、粘性の低い樹脂を用いた場合でも、荷重制御性を損なうことなく、より高速に押印工程を行うことができる。従って、加工装置１及び１Ａは、優れたスループットを有し、微細構造を利用したデバイスの生産を低コストで実現させることができる。

次に、図９及び図１０を参照して、加工装置１又は１Ａを利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９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、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、これが出荷（ステップ７）される。

図１０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（レジスト処理）では、ウェハにレジスト（樹脂）を塗布する。ステップ１６（転写）では、加工装置１又は１Ａ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する。ステップ１７（エッチング）では、転写した回路パターン以外の部分を削り取る。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の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも生産性よくデバイスを製造することができる。このように、加工装置１又は１Ａ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。

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。例えば、本発明は、熱サイクル型のナノインプリント装置にも適用することができ、モールドを用いてパターンを転写する加工装置であれば、その他の装置であっても有効である。

本発明の一側面としての加工装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示す加工装置のＸＹステージ振動部（加振器）による基板の振動について説明するための図である。 図１に示す加工装置の制御部の荷重制御を説明するための図である。 基板のショット端部に樹脂を滴下した場合の加工装置の動作を説明するための図である。 基板のショット端部に樹脂を滴下した場合の加工装置の動作を説明するための図である。 本発明の一側面としての加工装置の構成を示す概略断面図である。 図６に示す加工装置の制御部の荷重制御を説明するための図である。 図６に示す加工装置において、モールド及び基板の振動方向を説明するための図である。 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。 図９に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 従来の光硬化法によるナノインプリントを説明するための図である。

符号の説明

１ 加工装置
１０１ モールド
１０２ 基板
１０３ ヘッド
１０４ 荷重センサ
１１０ ＸＹステージ
２１０ ＸＹステージ振動部
２１２ 振動板
２１４ 加振器
２１６ 弾性体
２１８ 加振駆動部
２２０ ＸＹステージ本体
３００ 制御部
１Ａ 加工装置
１０３Ａ ヘッド
４１０ モールド振動部
４１２ 振動板
４１４ 加振器
４１６ 弾性体
４１８ 加振駆動部
４２０ ヘッド本体
１１０Ａ ＸＹステージ
５１０ ＸＹステージ振動部
５１２ 振動板
５１４ 加振器
５１６ 加振駆動部
５２０ ＸＹステージ本体
３００Ａ 制御部
Ｒ 樹脂

Claims (11)

1. パターンが形成されたモールドを、被転写体上に塗布したレジストに接触させて、前記被転写体に前記パターンを転写する加工装置であって、
   前記モールドを前記レジストに接触させる工程において、前記モールドのパターンに対して平行な方向に、前記モールドと前記被転写体とを相対的に移動させる第１の移動手段を有することを特徴とする加工装置。
2. 前記モールドのパターンに対して垂直な方向に、前記モールドと前記被転写体とを相対的に移動させる第２の移動手段を更に有することを特徴とする加工装置。
3. 前記第１の移動手段及び前記第２の移動手段は、前記被転写体に振動を与える振動発生機構であることを特徴とする請求項１記載の加工装置。
4. 前記モールドと前記レジストとが接触する際の荷重を制御する荷重制御手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の加工装置。
5. 前記荷重制御手段は、
   前記モールドと前記レジストとが接触した際の荷重を検出する検出手段と、
   前記モールドと前記レジストとの接触方向の相対位置を変化させる駆動手段とを有し、
   前記検出手段の検出結果に基づいて、前記駆動手段をフィードバック制御することを特徴とする請求項４記載の加工装置。
6. 前記荷重制御手段は、
   前記検出手段の検出結果の一部の周波数成分を除去するフィルタを有し、
   前記フィルタによって前記一部の周波数成分が除去された前記検出結果に基づいて、前記駆動手段をフィードバック制御することを特徴とする請求項５記載の加工装置。
7. 前記一部の周波数成分は、前記モールドと前記被転写体とを相対的に移動させる際に生じる振動周波数よりも小さいことを特徴とする請求項６記載の加工装置。
8. パターンが形成されたモールドを、被転写体上に塗布したレジストに接触させて、前記被転写体に前記パターンを転写する加工方法であって、
   前記モールドのパターンに対して平行な方向に、前記モールドと前記被転写体とを相対的に移動させながら、前記モールドと前記レジストとを接触させるステップを有することを特徴とする加工方法。
9. 前記モールドのパターンに対して垂直な方向に、前記モールドと前記被転写体とを相対的に移動させながら、前記被転写体から前記モールドを離脱させるステップを更に有することを特徴とする請求項８記載の加工方法。
10. 前記モールドと前記レジストとを接触させた状態で、前記被転写体に光を照射するステップを更に有することを特徴とする請求項８記載の加工方法。
11. 請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の加工装置を用いて、被転写体にパターンを転写するステップと、
    前記パターンが転写された前記被転写体をエッチング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。