JP2007299994A - 加工装置及び方法、並びに、デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂の厚みむらを低減し、モールドのパターンを高精度、且つ、歩留まりよく転写することができる加工装置を提供する。
【解決手段】パターンが形成されたモールドを被転写体に塗布されたレジストに押し付けて、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、前記被転写体の３次元的な平坦度を取得し（ステップ１００２）、厚さ分布を取得し（ステップ１００４）、前記モールドの３次元的な平坦度を取得し（ステップ１００８）、厚さ分布を取得し（ステップ１０１０）、これらの少なくとも１つに基づいて前記被転写体の姿勢を制御する制御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３

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及び方法に好適である。

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（例えば、特許文献１参照）。

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１６は、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１６（ａ）は押印工程、図１６（ｂ）は硬化工程、図１６（ｃ）は離型工程を示している。まず、紫外線を透過する材料（例えば、石英）からなるモールドＭＰを、図１６（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１６（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１６（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。

光硬化法では、基板上に転写されたパターンが後工程のエッチング処理による影響を受けないように、感光及び硬化させる際の樹脂の厚さを一定にすることが重要である。換言すれば、モールドを押し付ける際に、樹脂に厚みむらを発生させないことが重要である。従って、モールドのパターン面（パターンが形成された面）と基板（被転写面）とを平行に維持した状態でモールドを押し付ける必要がある。
特開２０００−１９４１４２号公報

しかしながら、従来は、基板の平坦度やモールド（特に、モールドに形成されたパターンの凸部）の平坦度までをも考慮して、モールドのパターン面と基板とを平行に維持していない。従って、基板の平坦度、モールド（特に、モールドに形成されたパターンの凸部）の平坦度などの要因によって、樹脂に厚みむらが発生し、転写されたパターンの高さが基板内でばらついてしまうことがある。これにより、エッチングの遅れなどの現象が発生し、デバイスの寸法などがばらついてしまうため、十分なデバイス性能を得ることができなくなってしまう。更に、寸法精度の劣化によって歩留まりが低下してしまう。

また、モールドが基板に対して斜めに押し付けられると、樹脂の厚さが部分的に薄くなり、かかる部分にゴミなどの異物が挟まった場合には、モールドが破損し、コストアップの要因となる。

そこで、本発明は、樹脂の厚みむらを低減し、モールドのパターンを高精度、且つ、歩留まりよく転写することができる加工装置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レジストが塗布された被転写体に押し付けて、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、前記モールドの３次元的な平坦度及び／又は厚さ分布、及び、前記被転写体の３次元的な平坦度及び／又は厚さ分布の少なくとも一方に基づいて、前記モールド及び／又は前記被転写体の姿勢を制御する制御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レジストが塗布された被転写体に押し付けて、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、前記モールドを前記レジストに接触させる前に、前記被転写体の３次元的な平坦度及び／又は厚さ分布を計測す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、樹脂の厚みむらを低減し、モールドのパターンを高精度、且つ、歩留まりよく転写することができる加工装置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。図２は、モールドチャック１９の近傍を示す拡大断面図である。

加工装置１は、パターンが形成されたモールドをレジストが塗布された被転写体に押し付けて、被転写体にパターンを転写する。加工装置１は、本実施形態では、光硬化法を利用した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、ウェハチャック１０と、微動ステージ１１と、ＸＹステージ１２と、ベース定盤１３と、参照ミラー１４と、レーザー干渉計１５ａ及び１５ｂと、支柱１６と、天板１７とを有する。また、加工装置１は、モールド１８と、モールドチャック１９と、モールドチャックステージ２０と、紫外光源２１と、コリメータレンズ２２と、ガイドプレート２３と、ガイドバー２４と、アクチュエータ２５と、ノズル２６とを有する。更に、加工装置１は、アライメントスコープ２７ａ及び２７ｂと、第１の制御部３２と、第２の制御部３４と、算出部３６とを有する。

ウェハチャック１０は、ウェハＷＦを保持する。微動ステージ１１は、ウェハＷＦのθ（ｚ軸回りの回転）方向位置、ｚ位置及び傾きを補正（調整）する機能を有する。微動ステージ１１は、ウェハＷＦを所定の位置に位置決めするためのＸＹステージ１２に配置される。

ベース定盤１３は、ＸＹステージ１２を載置する。参照ミラー１４は、微動ステージ１１の位置を計測するために、レーザー干渉計１５ａからの光を反射する。参照ミラー１４は、微動ステージ１１上のｘ方向及びｙ方向に配置される。支柱１６は、ベース定盤１３上に屹立し、天板１７を支持する。

モールド１８は、図２に示すように、ウェハＷＦに転写される凹凸のパターンＰＴが形成された表面（モールド面）を有し、図示しない機械的保持手段によって、モールドチャック１９に固定される。同様に、モールドチャック１９は、図示しない機械的保持手段によって、モールドチャックステージ２０に載置される。

モールドチャック１９は、モールド１８を固定する際に、モールド１８のモールドチャック１９上の位置を規制する複数の位置決めピンＡＰを有する。また、モールドチャック１９は、ｘ方向及びｙ方向の位置を計測するために、レーザー干渉計１５ｂからの光を反射する反射面を有する。

モールドチャックステージ２０は、モールド１８（モールドチャック１９）のθ（ｚ軸回りの回転）方向位置及び傾きを補正（調整）する機能を有する。モールドチャック１９及びモールドチャックステージ２０は、紫外光源２１からコリメータレンズ２２を介して照射される紫外光を、モールド１８に導光するための開口１９ａ及び２０ａをそれぞれ有する。

ガイドプレート２３は、ガイドバー２４を固定する。ガイドバー２４は、天板１７を貫通し、一端がモールドチャックステージ２０に固定され、他端がガイドプレート２３に固定される。

アクチュエータ２５は、エアシリンダ又はリニアモータからなるリニアアクチュエータであり、ガイドバー２４をｚ方向に駆動する。これにより、モールドチャック１９に保持されたモールド１８をウェハＷＦに押し付けたり（押印）、モールド１８をウェハＷＦから引き離したりすることができる（離型）。

ノズル２６は、ウェハＷＦの表面に液状のレジストＲＴを滴下する。アライメントスコープ２７ａ及び２７ｂは、ウェハＷＦ及びモールド１８に配置されたアライメントマークを観察するための光学系及び撮像系を有し、ウェハＷＦとモールド１８とのｘ方向及びｙ方向の位置ずれを計測する。

第１の制御部３２は、モールドチャックステージ２０に接続し、モールドチャックステージ２０が有するモールド１８のθ方向位置及び傾きの補正機能を介して、モールド１８の姿勢を制御する。

第２の制御部３４は、微動ステージ１１に接続し、微動ステージ１１が有するウェハＷＦのθ方向位置、ｚ位置及び傾きの補正機能を介して、ウェハＷＦの姿勢を制御する。

算出部３６は、ウェハチャック１０の３次元的な平面度（表面形状）、ウェハＷＦの厚さ分布（厚さのばらつき）、モールドチャック１９の３次元的な平面度（表面形状）、モールド１８の厚さ分布（厚さのばらつき）等の情報を取得する。算出部３６は、かかる情報に基づいて、モールド１８の姿勢やウェハＷＦの姿勢を算出し、第１の制御部３２及び第２の制御部３４を介して、モールド１８及びウェハＷＦを最適な姿勢に（モールド１８とウェハＷＦとが常に平行になるように）制御する。

以下、加工装置１の動作（加工方法）について説明する。図３は、加工装置１の動作を説明するためのフローチャートである。加工装置１の動作は、押印工程、硬化工程、離型工程を含む。但し、硬化工程及び離型工程は、図１６を参照して説明した硬化工程及び離型工程と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略し、押印工程について説明する。

図３を参照するに、まず、算出部３６が、予め計測されたウェハチャック１０の３次元的な平面度を取得する（ステップ１００２）。同様に、算出部３６は、ウェハＷＦをウェハチャック１０に載置する前に計測されたウェハＷＦの厚さ分布を取得する（ステップ１００４）。この際、ウェハＷＦの厚さ分布は、ウェハＷＦのショット毎の情報として算出部３６に取得される。そして、算出部３６は、取得したウェハチャック１０の３次元的な平坦度及びウェハＷＦの厚さ分布に基づいて、ウェハＷＦをウェハチャック１０に載置させた時のウェハＷＦの３次元的な平坦度を算出する（ステップ１００６）。ここで、「３次元的な平坦度」とは、所望の平面（たとえば水平面）に対して、どの程度のズレが生じているか、の度合いを示すものである。具体的には、チャックがうねっていたり、曲がっていたりする度合い、又はそのうねり方、曲がり方を示しており、場合によっては（水平面に対して）傾きの度合いを含めても構わない。

次に、算出部３６は、予め計測されたモールドチャック１９の３次元的な平面度を取得する（ステップ１００８）。同様に、算出部３６は、モールド１８をモールドチャック１９に載置する前に計測されたモールド１８の厚さ分布を取得する（ステップ１０１０）。そして、算出部３６は、取得したモールドチャック１９の３次元的な平坦度及びモールド１８の厚さ分布に基づいて、モールド１８をモールドチャック１９に載置させた時のモールド１８の３次元的な平坦度を算出する（ステップ１０１２）。

なお、モールド１８の平坦度が良好である場合には、ステップ１００８乃至１０１２を省略してもよい。同様に、ウェハチャック１０及びモールドチャック１９の平面度が良好である場合には、ステップ１００２及び１００８を省略してもよい。また、本実施形態では、説明の都合上、ウェハＷＦの３次元的な平坦度を算出した後で、モールド１８の３次元的な平坦度を算出しているが、モールド１８の３次元的な平坦度を算出した後で、ウェハＷＦの３次元的な平坦度を算出してもよい。勿論、モールド１８の３次元的な平坦度及びウェハＷＦの３次元的な平坦度を同時に算出してもよい。

算出部３６は、算出したウェハＷＦ及びモールド１８の３次元的な平坦度に基づいて、モールド１８とウェハＷＦとの平均面間隔が最小となるように、モールド１８及びウェハＷＦの傾き角と傾き方向（ｘｙ平面の傾き方向）を決定する（ステップ１０１４）。但し、例えば、モールド１８とウェハＷＦとの面間隔のｐ−ｖ値又はｒｍｓ値が最小となるように、目標傾き角と傾き方向を算出してもよい。

算出部３６は、ステップ１０１４での算出結果に基づいて、第１及び第２の制御部３２及び３４を介して、モールド１８とウェハＷＦとの最適な位置関係を維持しながら、レジストＲＴが塗布されたウェハＷＦにモールド１８を押印する（ステップ１０１６）。

このように、加工装置１は、モールド１８及びウェハＷＦの３次元的な平坦度に応じて、モールド１８とウェハＷＦとの最適な位置関係を維持しながら、モールド１８をウェハＷＦに押印することができる。従って、加工装置１は、硬化工程におけるレジストＲＴの厚さを一定にすることができる（即ち、モールド１８を押し付けた際のレジストＲＴの厚みむらの発生を防止することができる）。これにより、加工装置１は、モールド１８のパターンＰＴを高精度、且つ、歩留まりよく転写することができる。更に、加工装置１によれば、モールド１８がウェハＷＦに対して斜めに押し付けられることを防止することができる。

加工装置１は、外部の計測装置で計測したウェハチャック１０の平面度及びウェハＷＦの厚さ分布からウェハＷＦの３次元的な平坦度を算出しているが、ウェハＷＦの３次元的な平坦度を直接計測してもよい。

図４は、ウェハＷＦの３次元的な平坦度を計測する計測ステーション５０を有する加工装置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１８のパターンＰＴを転写する転写位置に配置された転写ステージ４０と、計測ステーション５０とを有する。計測ステーション５０は、本実施形態では、計測装置５２と、計測ステージ５４とを有する。

ウェハＷＦは、計測ステージ５４と転写ステージ４０の２つのステージ間を、チャック１０Ａに載置（吸着）された状態で搬送される。転写ステージ４０では、モールド１８がレジストＲＴを塗布したウェハＷＦに押印される。

チャック１０Ａには、ウェハＷＦの位置を計測するためのチャックマークＣＭが配置されている。計測ステージ５４において、チャックマークＣＭとウェハＷＦとの３次元的な位置関係がアライメント検出系４２ａによって計測される。また、計測ステーション５０において、３次元的な平坦度が計測されたウェハＷＦは、チャック１０Ａに吸着されたまま転写ステージ４０に移動する。

転写ステージ４０では、チャックマークＣＭの３次元的な位置がアライメント検出系４２ｂによって計測される。かかる計測結果及びウェハＷＦとチャックマークＣＭとの位置関係に基づいて、転写ステージ４０におけるウェハＷＦの３次元的な位置（ｘｙｚ方向の位置）が検出される。

計測ステージ５４には、ウェハＷＦの表面形状を計測する計測装置５２として、図５に示すように、複数のカンチレバー６０が配置されている。図５は、計測装置５２としてのカンチレバー６０の配置例を示す概略平面図である。本実施形態では、１辺が３５ｍｍの正方形領域内において、カンチレバー６０を１ｍｍ間隔で縦横に各３６個（合計１２９６個）配置している。このように、カンチレバー６０を複数配列したものをマルチカンチレバーと呼ぶ。

カンチレバー６０は、市販の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等において使用されており、計測対象とカンチレバー６０との間に作用する原子間力（ファンデルワールス力）を利用して計測対象のＺ方向（紙面垂直方向）位置を計測する。

図６は、カンチレバー６０によるウェハＷＦの表面形状計測の原理を説明するための図である。任意の位置を基準としたＺ方向におけるカンチレバー６０の位置（例えば、カンチレバー６０の背面６０ｂの位置）を位置Ｃ、計測対象としてのウェハＷＦの計測点の表面位置を位置ｄとすると、両者の関係は図７に示すようになる。図７は、位置Ｃに保持したカンチレバー６０にウェハＷＦを徐々に近接させた場合のカンチレバー６０の位置ＣとウェハＷＦの表面位置ｄとの関係を示したグラフ（フォースカーブ）である。なお、図６に示すＺ方向（図中上方向）が正方向である。

カンチレバー６０がウェハＷＦから充分離れている場合、ウェハＷＦをカンチレバー６０に近づけてもカンチレバー６０の位置Ｃは変化しない。但し、ある程度まで近接してウェハＷＦの表面位置が位置ｄ１になると（即ち、カンチレバー６０のプローブ６０ａとウェハＷＦの表面との間の距離が所定距離になると）、双方に原子間力が作用し始めて互いに引き合う。そして、ウェハＷＦがカンチレバー６０に更に近づくと、カンチレバー６０が引力でウェハＷＦの表面に引きつけられ、カンチレバー６０の位置Ｃが徐々に小さくなる（引力領域）。更に、ウェハＷＦがカンチレバー６０に近づき、ウェハＷＦの表面位置が位置ｄ２になると、原子間力によって双方が逆に反発し合う。ウェハＷＦがカンチレバー２８に更に近づくと、カンチレバー６０が斥力でウェハＷＦの表面から遠ざかろうとし、カンチレバー６０の位置Ｃが急激に大きくなる（斥力領域）。

本実施形態では、斥力領域における反発特性を利用するために、カンチレバー６０とウェハＷＦとの距離がＣ−ｄ２以下となるように配置する。勿論、引力領域における引力特性を利用することも可能であるが、引力領域では１つのカンチレバー６０の位置Ｃに対するウェハＷＦの位置が複数となる場合がある。従って、カンチレバー６０の位置Ｃから一義的にウェハＷＦの位置が決定されない場合があるので注意が必要である。

カンチレバー６０とウェハＷＦの距離を設定する際には、ウェハＷＦの表面形状の高さバラツキを考慮する必要がある。ウェハＷＦの表面形状の高さバラツキよりもカンチレバー６０とウェハＷＦとの距離を小さくしてしまうと、カンチレバー６０のプローブ６０ａがウェハＷＦの表面に接触してしまう場合があるからである。

例えば、１０００個以上のカンチレバー６０を配列してマルチカンチレバーを構成する際には、ナノメートルオーダーでの高さバラツキが発生してしまう。従って、ウェハＷＦの表面を計測する前に、予め平面度が判明しているサンプル工具（所謂、治具）を用いて複数のカンチレバー６０の各々の高さバラツキを校正するキャリブレーション作業が必要となる。

以下、カンチレバー６０の高さバラツキを３ｎｍ以下の精度に校正する場合のキャリブレーションの手順について説明する。予め平面度が判明している治具としてのサンプルウェハの表面計測範囲が、カンチレバー６０（マルチカンレバー）のプローブ６０ａの先端の下方５００ｎｍに位置するように設定する。そして、サンプルウェハを＋Ｚ方向（即ち、マルチカンチレバーに近接する方向）に移動させつつ、５ｎｍ移動させるごとにマルチカンチレバーの各カンチレバー６０のＺ方向位置を光学的に計測する。

移動距離が６００ｎｍとなるまでこれを繰り返し、合計１２０箇所における計測データを取得する。各計測データに基づいて、各カンチレバー６０のフォースカーブを作成し、各カンチレバー６０の引力領域から斥力領域に遷移する遷移点の位置（即ち、図７における位置ｄ２）を把握する。各カンチレバー６０の遷移点の位置ｄ２の情報及びサンプルウェハの平面度の情報に基づいて、各カンチレバー６０の高さバラツキを算出する。算出された各カンチレバー２８の高さバラツキを、実際のウェハＷＦの表面形状計測に適用することによって、ナノメートルオーダーでのカンチレバー６０の高さバラツキの影響を最小限に低減することができる。また、サンプルウェハをＸＹ面内で９０°ずつ回転させて合計４回のキャリブレーションを行い、その平均値を使用することによって、サンプルウェハの平面度による影響を更に低減することができる。

図８は、複数のカンチレバー６０を有するマルチカンチレバーがウェハＷＦの表面を計測している様子を側面から見た図である。図８に示すカンチレバー６０の計測方式は、光テコ方式と呼ばれる。カンチレバー６０は、上述したように、計測プローブ６０ａとウェハＷＦの表面との間に作用する原子間力によってウェハＷＦの表面の高さ位置に応じて上下移動する。カンチレバー６０の背面６０ｂに斜入射光ＧＩＬを入射させ、背面６０ｂからの反射光をＣＣＤ等の光検出器５６によって検出することにより、カンチレバー６０の高さ、即ち、ウェハＷＦの表面形状を計測することができる。

図９は、複数のカンチレバー６０による高さ計測を１つの光学系によって行う光テコ方式のフォーカス検出系５８の構成を示す概略側面図である。レーザー光源５８ａから発せられた測定光ＭＬは、マルチスポット発生部５８ｂによって分割され、投光光学系５８ｃを介して複数のカンチレバー６０の各々の背面６０ｂに斜入射光ＧＩＬとして入射する。複数の背面６０ｂからの反射光は、受光光学系５８ｄを介して光検出器５８ｅの受光面に導かれる。市販のＡＦＭは、光検出器として四分割センサを用いるが、本実施形態は、光検出器５８ｅとして２次元撮像素子（例えば、エリア型ＣＣＤ等）を用いる。カンチレバー６０の背面６０ｂの高さ（Ｚ方向）位置に応じて光検出器５８ｅでの受光位置が変化するため、光検出器５８ｅで受光した光を光電変換することによってカンチレバー６０のＺ方向位置を計測することができる。

計測ステージ５４におけるウェハＷＦの表面計測は、転写ステージ４０におけるウェハＷＦへのパターンＰＴの転写前に行われる。詳細には、まず、ウェハＷＦ上で最初にパターンＰＴが転写されるショット領域の表面形状を複数のカンチレバー６０によって計測する。

次に、ウェハＷＦを移動させ、その他の各ショット領域の表面形状を複数のカンチレバー６０によって計測する。全てのショット領域の表面形状を計測したら、ウェハＷＦのＸＹ方向位置を得るために、アライメント検出系（オフアクシススコープ）４２ａによってアライメントを行なう。かかるアライメントにおいて、多くの場合は、グローバルアライメントによるアライメントが行われ、チャック１０Ａに設けられたチャックマークＣＭのＸＹＺ位置をアライメント検出系４２ａを用いて計測する。

表面形状を計測したウェハＷＦを吸着したままチャック１０Ａは転写ステージ４０に移動し、ウェハＷＦへのパターンＰＴの転写を開始すると共に、計測ステージ５４には、表面形状を計測する（即ち、新たな）ウェハＷＦが搬入される。このように、ウェハＷＦへのパターンＰＴの転写と次にパターンＰＴを転写するウェハの表面形状の計測とを同時に実施することによって、加工装置１Ａのスループットの低下を防止することができる。

ウェハＷＦへのパターンＰＴの転写は、まず、ウェハＷＦの各ショット領域の表面形状に基づいて、モールド１８の最適な傾き角及び傾き方向、及び／又は、ウェハＷＦの傾き角及び傾き方向を算出する。ここで、最適とは、例えば、モールド１８とウェハＷＦのギャップ幅の分布の２乗平均値が最小になるモールド１８の傾き角及び傾き方向である。

そして、算出したモールド１８の最適な傾き角及び傾き方向に、モールド１８及び／又はチャック１０Ａの姿勢を制御する。なお、チャック１０Ａの姿勢を制御する装置は、例えば、転写ステージ４０に組み込まれていてもよい。

次に、ノズル２６を介してウェハＷＦにレジストＲＴを塗布し、レジストＲＴが塗布されたウェハＷＦにモールド１８を押印する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、モールド１８を離型し、パターンＰＴが転写されたウェハＷＦを搬出する。これにより、モールド１８とウェハＷＦとのギャップが均一となり、レジストＲＴの厚さを均一にすることができる。

また、図１０に示すように、ウェハＷＦの表面形状の計測及びウェハＷＦへのパターンＰＴの転写を実施してもよい。ここで、図１０は、加工装置１Ａの動作（加工方法）を説明するためのフローチャートである。

図１０を参照するに、まず、計測ステージ５４及び転写ステージ４０の３次元的な平面度を計測する（ステップ２００２）。同様に、チャック１０Ａの３次元的な平面度を計測する（ステップ２００４）。

次に、計測した計測ステージ５４、転写ステージ４０及びチャック１０Ａの３次元的な平面度に基づいて、チャック１０Ａを計測ステージ５４及び転写ステージ４０に載置させた時のチャック１０Ａの３次元的な平坦度を算出する（ステップ２００６）。なお、かかる算出結果は、例えば、図示しないメモリーに格納する。但し、加工装置１で示した算出部３６に格納してもよい。

次に、計測ステージ５４にウェハＷＦを搬入し、ウェハＷＦの表面形状を計測装置５２によって計測し、ショット毎に３次元的な表面形状を図示しないメモリーに格納する（ステップ２００８）。

そして、表面形状を計測したウェハＷＦをチャック１０Ａに載置させたまま、転写ステージ４０に移動させる（ステップ２０１０）。

次に、ステップ２００８で計測したウェハＷＦの表面形状に基づいて、ステップ２００６で算出したチャック１０Ａの３次元的な平坦度をオフセット値として補正し、転写ステージ４０上でのウェハＷＦの３次元的な表面形状を算出する（ステップ２０１２）。なお、かかる算出結果は、図示しないメモリーに格納する。

次に、ステップ２０１２で算出した転写ステージ４０上でのウェハＷＦの３次元的な表面形状に基づいて、モールド１８の最適な傾き角及び傾き方向、及び／又は、ウェハＷＦの傾き角と傾き方向を算出する（ステップ２０１４）。ここで、最適とは、例えば、モールド１８とウェハＷＦのギャップ平坦度の２乗平均値が最小になるモールド１８の傾き角及び傾き方向である。そして、ステップ２０１４で算出されたモールド１８の最適な傾き角及び傾き方向に基づいて、モールド１８及び／又はチャック１０Ａの姿勢を制御する（ステップ２０１６）。

次に、ノズル２６を介してウェハＷＦにレジストＲＴを塗布し（ステップ２０１８）、レジストＲＴが塗布されたウェハＷＦにモールド１８を押印する（ステップ２０２０）。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、モールド１８を離型し、パターンＰＴが転写されたウェハＷＦを搬出する。

一方、表面形状を計測したウェハＷＦを転写ステージ４０に移動させた後（ステップ２０１０）、計測ステージ５４では、次にパターンＰＴを転写させるウェハＷＦを搬入し、計測装置５２によって表面形状を計測する（ステップ２０２０）。なお、ウェハＷＦのショット毎に３次元的な表面形状を図示しないメモリーに格納する。この時、次にパターンＰＴを転写させるウェハＷＦの表面形状の計測は、ステップ２０１４乃至２０２０のうち少なくとも１つのステップと同時に実施するようにする。換言すれば、ステップ２０２２は、ステップ２０１４乃至２０２０と時間的に少なくとも一部が重なるようにする。

そして、表面形状が計測された（次にパターンＰＴを転写させる）ウェハＷＦをチャック１０Ａに載置させたまま、転写ステージ４０に移動させる（ステップ２０２４）。転写ステージ４０に移動させた後のステップは、ステップ２０１２乃至２０２０と同様である。

図１０に示すフローチャートにおいて、ウェハ毎のステージ位置（即ち、計測ステージ５４及び転写ステージ４０）と時間との関係を図１１に示す。図１１を参照するに、加工装置１Ａは、ウェハＷＦの表面形状を計測するにもかかわらず、ウェハＷＦの表面形状の計測とウェハＷＦへのパターンＰＴの転写を同時に実施しているため、スループットの低下を防止できることがわかる。また、ステップ２００４及びステップ２００４に関連するステップは、不要であれば省略することができる。

このように、加工装置１Ａは、モールド１８及びウェハＷＦの３次元的な平坦度に応じて、モールド１８とウェハＷＦとの最適な位置関係を維持しながら、モールド１８をウェハＷＦに押印することができる。従って、加工装置１Ａは、硬化工程におけるレジストＲＴの厚さを一定にすることができる（即ち、モールド１８を押し付けた際のレジストＲＴの厚みむらの発生を防止することができる）。これにより、加工装置１Ａは、モールド１８のパターンＰＴを高精度、且つ、歩留まりよく転写することができる。更に、加工装置１Ａによれば、モールド１８がウェハＷＦに対して斜めに押し付けられることを防止することができる。

なお、加工装置１Ａにおいて、モールド１８の最適な傾き角及び傾き方向、及び／又は、ウェハＷＦの傾き角と傾き方向を算出する（ステップ２０１４）を算出する際に、更に、モールド１８の平坦度（表面形状）を考慮してもよい。

モールド１８の平坦度（モールドチャック１９に装着された状態）は、例えば、マルチカンレバーを用いて計測することができる。具体的には、予め参照用のウェハを計測ステージ５４に搬入し、平坦度を計測する。そして、かかるウェハを転写ステージ４０に移動し、実際にパターンＰＴを転写する時と同じ条件で押印工程（塗布、押印、硬化）を実施する。この際、転写は１ショットだけでよい。かかるウェハを計測ステージ５４に再び搬送し、転写後の表面の平坦度をマルチカンチレバーによって計測する。そして、計測ステージ５４上でのチャック１０Ａの平坦度、転写ステージ４０上でのチャック１０Ａの平坦度、参照用のウェハの平坦度、参照用のウェハの転写後の平坦度に基づいて、モールド１８の平坦度を算出すればよい。なお、モールド１８の平坦度の計測は、モールド１８を交換した際に一度だけ行なえばよい。

なお、計測ステーション５０（即ち、ウェハＷＦの表面を計測する計測位置）と転写ステージ４０（即ち、ウェハＷＦにパターンＰＴを転写する転写位置）とは、図１２に示すように、クリーントンネルＣＴで接続することが好ましい。これにより、ウェハＷＦの表面形状を計測した後、転写ステージ４０に搬送する間に、ウェハＷＦにゴミが付着することを防止することができる。また、加工装置１も同様に、外部の計測装置とは、クリーントンネルＣＴを介して接続されることが好ましい。ここで、図１２は、加工装置１Ａにおいて、計測ステーション５０と転写ステージ４０とを接続する構成の一例を示す概略ブロック図である。

また、図１３に示すように、ウェハＷＦの表面形状を計測する際に付着したゴミを除去するために、クリーントンネルＣＴを介して、計測ステーション５０、洗浄装置８０、転写ステージ４０を接続してもよい。ここで、図１３は、加工装置１Ａが洗浄装置８０を有する場合において、計測ステーション５０、転写ステージ４０及び洗浄装置８０を接続する構成の一例を示す概略ブロック図である。

図１２及び図１３に示すクリーントンネルＣＴは、図示しないフィルター等を用いた気体パージシステムなどでパーティクル管理がなされており、その中を図示しないウェハ搬送手段によってウェハＷＦが搬送されるような構造となっている。フィルターには、パーティクルを除去するフィルターだけではなく、必要に応じてケミカルフィルター等を用いてもよい。

次に、図１４及び図１５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１４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１５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。

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に示す加工装置のモールドチャックの近傍を示す拡大断面図である。 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。 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４に示す計測装置としてのカンチレバーの配置例を示す概略平面図である。 カンチレバーによるウェハの表面形状計測の原理を説明するための図である。 カンチレバーによるウェハの表面形状計測の原理を説明するための図である。 図４に示す計測装置の具体的な構成の一例を示す概略側面図である。 図４に示す計測装置の具体的な構成の一例を示す概略側面図である。 図４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１０に示すフローチャートにおいて、ウェハ毎のステージ位置（計測ステージ及び転写ステージ）と時間との関係を示す図である。 図４に示す加工装置において、計測ステーションと転写ステージとを接続する構成の一例を示す概略ブロック図である。 図４に示す加工装置が洗浄装置を有する場合において、計測ステーション、転写ステージ及び洗浄装置を接続する構成の一例を示す概略ブロック図である。 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１４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。 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
１０ ウェハチャック
１１ 微動ステージ
１２ ＸＹステージ
１３ ベース定盤
１４ 参照ミラー
１５ａ及び１５ｂ レーザー干渉計
１６ 支柱
１７ 天板
１８ モールド
１９ モールドチャック
２０ モールドチャックステージ
２１ 紫外光源
２２ コリメータレンズ
２３ ガイドバープレート
２４ ガイドバー
２５ アクチュエータ
２６ ノズル
２７ａ及び２７ｂ アライメントスコープ
３２ 第１の制御部
３４ 第２の制御部
３６ 算出部
１Ａ 加工装置
１０Ａ チャック
４０ 転写ステージ
４２ａ及び４２ｂ アライメント検出系
５０ 計測ステーション
５２ 計測装置
５４ 計測ステージ
５６ 光検出器
６０ カンチレバー
５８ａ レーザー光源
５８ｂ マルチスポット発生部
５８ｃ 投光光学系
５８ｄ 受光光学系
５８ｅ 光検出器
８０ 洗浄装置
ＰＴ パターン
ＷＦ ウェハ
ＲＴ レジスト
ＣＴ クリーントンネル
ＣＭ チャックマーク

Claims (10)

1. 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押し付けて、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、
   前記モールドの３次元的な平坦度、厚さ分布、及び前記被転写体の３次元的な平坦度、厚さ分布の少なくとも１つに基づいて、前記モールド及び／又は前記被転写体の姿勢を制御する制御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３次元的な平坦度及び前記被転写体の３次元的な平坦度は、前記モールド及び前記被転写体が保持手段に保持された状態の平坦度であることを特徴とする請求項１記載の加工装置。
3. 前記モールドの３次元的な平坦度及び／又は前記被転写体の３次元的な平坦度を計測する計測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。
4. 前記計測手段は、マルチカンチレバーであることを特徴とする請求項３記載の加工装置。
5. 前記被転写体を保持するチャックと、
   前記パターンを前記被転写体に転写する転写位置に配置され、前記チャックを載置する第１のステージと、
   前記被転写体の３次元的な平坦度を計測する計測位置に配置され、前記チャックを載置する第２のステージとを更に有し、
   前記チャックは、前記第１のステージと前記第２のステージとの間を移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の加工装置。
6. 前記パターンを前記被転写体に転写する転写位置と前記計測手段とは、クリーントンネルで接続されていることを特徴とする請求項３記載の加工装置。
7. 前記被転写体を洗浄する洗浄手段を更に有し、
   前記パターンを前記被転写体に転写する転写位置と前記洗浄手段とは、クリーントンネルで接続されていることを特徴とする請求項１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に塗布されたレジストに押し付けて、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、
   前記モールドを前記レジストに接触させる前に、前記被転写体の３次元的な平坦度及び／又は厚さ分布を計測するステップを有することを特徴とする加工方法。
9. 前記計測ステップで計測された前記被転写体の３次元的な平坦度及び／又は厚さ分布に基づいて、前記モールド及び／又は前記被転写体の姿勢を制御し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と、
   前記計測ステップと前記接触ステップとを繰り返すステップとを更に有し、
   前記計測ステップと前記接触ステップとは、時間的に少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項８記載の加工方法。
10. 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。