JP2015088667A - 微細加工システム、微細加工装置、および微細加工方法 - Google Patents

微細加工システム、微細加工装置、および微細加工方法 Download PDF

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Abstract

【課題】より精度よくパターン形成ができる微細加工システムを提供する。
【解決手段】微細加工システムは、基板を支持することが可能なステージ部と、前記ステージ部に対向しテンプレートを支持しつつレジスト層に近接または押し付けることが可能なチャック部と、前記レジスト層に近接または押し付けられる前記テンプレートの押圧と前記テンプレートが近接または押し付けられた前記レジスト層の膜厚との関係を格納することが可能な記憶部と、前記レジスト層への前記テンプレートの近接または押し付けを制御する制御部と、を有する微細加工装置と、前記テンプレートが近接または押し付けられた前記レジスト層の膜厚分布が目標分布外である場合には、前記膜厚分布が目標分布内に収まるように前記関係を補正する制御装置と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、微細加工システム、微細加工装置、および微細加工方法に関する。
半導体装置の微細化および高集積化に伴い、フォトリソグラフィ装置の高精度化が要求されている。しかし、数１０ナノメートル以下の微細加工においては、フォトリソグラフィ技術では解像度限界が生じている。このため、次世代の微細加工の１つとして、ナノインプリントが注目されている。ナノインプリントでは、例えば、下地層上にレジスト層を形成し、凹凸パターンを有するテンプレートをレジスト層に押し付け、凹凸パターンをレジスト層に形成する。ここで、テンプレートをレジスト層に押し付ける動作をショットと呼び、１回のショットを例えば１ショットと呼ぶ。
しかし、テンプレートと下地層とが平行でない場合、凹凸パターンが１ショット内でばらつき、これが次工程でのエッチング特性に悪影響を与えることがある。
特開２０１２−０１９１１１号公報
本発明が解決しようとする課題は、より精度よくパターン形成ができる微細加工システム、微細加工装置、および微細加工方法を提供することである。
実施形態の微細加工システムは、基板上に形成されたレジスト層に、凹凸が形成されたテンプレートを近接または押し付けて前記レジスト層に前記テンプレートの凹凸パターンを転写する微細加工システムであって、前記基板を支持することが可能なステージ部と、前記ステージ部に対向し前記テンプレートを支持しつつ前記レジスト層に近接または押し付けることが可能なチャック部と、前記レジスト層に近接または押し付けられる前記テンプレートの押圧と前記テンプレートが近接または押し付けられた前記レジスト層の膜厚との関係を格納することが可能な記憶部と、前記レジスト層への前記テンプレートの近接または押し付けを制御する制御部と、を有する微細加工装置と、前記テンプレートが近接または押し付けられた前記レジスト層の膜厚分布が目標分布外である場合には、前記膜厚分布が目標分布内に収まるように前記関係を補正する制御装置と、を備える。
図１（ａ）は、第１実施形態に係る微細加工装置に装着可能なテンプレートおよびテンプレートを支持するチャック部の模式的平面図であり、図１（ｂ）は、第１実施形態に係る微細加工装置を表す模式図である。 図２は、第１実施形態に係る微細加工システムを表すシステム構成図である。 図３は、第１実施形態に係る微細加工方法を表すフロー図である。 図４（ａ）は、膜厚と押圧との関係を表すグラフであり、図４（ｂ）は、テンプレートによって押し付けられたレジスト層を表す模式的断面図である。 図５は、レジスト層の区分けを表す模式的平面図である。 図６は、レジスト層の膜厚分布を求める方法を表す模式的平面図である。 図７は、第１実施形態の変形例に係る微細加工装置を表す模式図である。 図８は、第１実施形態の変形例に係る微細加工方法を表すフロー図である。 図９（ａ）は、第２実施形態に係る微細加工装置に装着可能なテンプレートおよびテンプレートを支持するチャック部の模式的平面図であり、図９（ｂ）は、第２実施形態に係る微細加工装置を表す模式図である。 図１０は、第２実施形態に係る微細加工方法を表すフロー図である。
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の要素には同一の符号を付し、一度説明した要素については適宜その説明を省略する。
（第１実施形態）
まず、微細加工に係る全体のシステム（微細加工システム）を説明する前に、微細加工システムに組み込まれる微細加工装置１Ａについて説明する。
図１（ａ）は、第１実施形態に係る微細加工装置に装着可能なテンプレートおよびテンプレートを支持するチャック部の模式的平面図であり、図１（ｂ）は、第１実施形態に係る微細加工装置を表す模式図である。
第１実施形態に係る微細加工装置１Ａは、レジスト層にナノインプリント加工を実行することが可能な装置である。微細加工装置１Ａは、ステージ部１０、テンプレートチャック部２０（以下、単に、チャック部２０）、複数のガイド部３０、およびアクチエータ部４０を有する本体部１ａと、記憶部５０と、制御部６０と、を備える。本体部１ａは、さらにステージ部１０およびチャック部２０を取り囲む筐体９０を有する。図示していないが、これ以外にレジストを塗布するユニット及び、レジストを硬化させるための光源が設けられる。
微細加工装置１Ａは、基板１１上に形成されたレジスト層に、凹凸パターンが形成されたテンプレート２３を押し付けまたは近接させて、レジスト層にテンプレート２３の凹凸パターンを転写することができる。レジスト層は、硬化性樹脂を含む。なお、本実施形態では、テンプレート２３をレジスト層に、押し付けたり、または近接させたりする動作を、単に、“押し付け”動作と定義する。
ステージ部１０は、基板１１を支持する。ステージ部１０は、例えば、バキュームチャック機構を有する。チャック部２０は、ステージ部１０に対向している。チャック部２０は、例えば、バキューム吸着によってテンプレート２３を支持し固定することができる。チャック部２０の平面形状は、多角形であり、一例として、図１（ａ）には三角形のチャック部２０が例示されている。テンプレート２３は、パターンが形成されていない透明板２２とパターン部２１とを有する。パターン部２１には、ナノオーダーの凹凸パターンが形成されている。
ステージ部１０とは反対側のチャック部２０の周辺部には、複数のガイド部３０が接続されている。複数のガイド部３０のそれぞれは、いわゆるガイド棒である。ガイド部３０は、チャック部２０の隅を支持している。例えば、３本のガイド部３０のそれぞれは、三角形のチャック部２０の頂点近傍に接続され、チャック部２０の隅を支持している。アクチエータ部４０は、複数のガイド部３０を介してテンプレート２３がレジスト層を押し付ける押圧を制御することができる。なお、３本のガイド部３０のそれぞれは、筐体９０の外側に設けられた支持部４１に接続されている。
記憶部５０には、レジスト層を押し付けたテンプレートの押圧と、テンプレート２３によって押し付けられたレジスト層の膜厚と、の関係（第１関係）が格納されている。この関係は、様々な製品群ごと、あるいは基板の種類ごとにデータベース化されている。また、この関係を表すデータをデータ（１）とする。このデータ（１）は、当初の段階では、全ショットについて同じ値に設定されている。そして、このデータ（１）は、その後、フィードバックにより適宜補正される。これについては、後に詳述する。
制御部６０は、基板１１の表面を複数の領域に区分けすることができる。制御部６０は、記憶部５０に格納された上記関係を用いて複数の領域ごとにおけるテンプレート２３の押圧分布をアクチエータ部４０に命令することができる。制御部６０は、また、後述する制御装置６００によって上記関係の補正が求められた場合は、補正後の上記関係を用いて複数の領域ごとにおけるテンプレート２３の押圧分布をアクチエータ部４０に命令することもできる。
アクチエータ部４０は、例えば、筐体９０の外側に設けられている。アクチエータ部４０の内部には、ガイド部３０が貫通している。アクチエータ部４０は、制御部６０から受ける電圧信号（もしくは電流信号でもよい）によって制御されている。アクチエータ部４０を貫通するガイド部３０は、アクチエータ部４０によって制御されている。
複数のガイド部３０のそれぞれは、アクチエータ部４０による駆動によって、Ｚ方向に移動することができる。つまり、複数のガイド部３０のそれぞれは上下方向にスライドする。これにより、チャック部２０に支持されたテンプレート２３が上下に移動する。テンプレート２３が下に移動することにより、基板１１上に形成されたレジスト層にテンプレート２３を押し付けることができる。この際、アクチエータ部４０によって複数のガイド部３０のそれぞれに同じ力が加えられることが望ましい。こうすれば、テンプレート２３を、その中心および外周部において、同じ圧力でレジスト層に押圧することができる。
しかし、実際には、アクチエータ部４０によって複数のガイド部３０のそれぞれに同じ力が加えられるとは限らない。これは、アクチエータ部４０とガイド部３０との摩擦係数がそれぞれ微妙に異なっていたり、アクチエータ部４０およびガイド部３０のそれぞれに寸法誤差等があるから、などの理由による。アクチエータ部４０によって複数のガイド部３０のそれぞれに同じ力が加えられない場合は、押圧に分布が生じる。実施形態では、複数のガイド部３０のそれぞれに印加される力を、次に説明する微細加工システム１００によって補正する。
微細加工装置１Ａを含む微細加工システム１００の概要について、以下に説明する。
図２は、第１実施形態に係る微細加工システムを表すシステム構成図である。
一例として、１ロットの基板を処理する場合について説明する。１ロットは、複数の基板１１（基板１１１、１１２、・・・・１１ｎ−１、１１ｎ）を有する。
１ロットの基板１１は、様々な製品群あるいは、基板の種類のいずれかに属する。これらの各製品群や、基板の種類によって、予めデータ（１）が求められている。例えば、基板の製品群、基板名等の情報と、これらに対応する押圧と膜厚との関係を表すデータと、が予め求められている。
この複数の基板１１の中で、先行の基板１１１（例えば、１ロット中の１枚目の基板）が微細加工装置１Ａに投入されて、ナノインプリント処理が標準の押圧で実行される。つまり、先行の基板１１１において複数の領域毎にナノインプリント処理が実行される。
この際、先行の基板１１１を用いた、各領域毎のナノインプリント処理の押圧分布データが微細加工装置１Ａの制御部６０を介して記憶部５０に格納される。押圧分布データは、例えば，アクチュエータ部４０に印加した電圧（あるいは電流）に基づいて得られる。この格納された押圧分布データを、データ（２）とする。また、この際、基板１１１の製品群、基板名等の情報も一緒に制御部６０を介して記憶部５０に送信される。
次に、ナノインプリント処理が施された処理済み基板（これを、基板１１１’とする）は、微細加工装置１Ａの外に取り出される。続いて、処理済み基板１１１’は、膜厚測定器２００（例えば、エリプソメーター）に設置され、標準圧力でのナノインプリント処理がなされた複数の領域毎における測定対象パターンの膜厚分布が測定される。そして、測定された膜厚分布データは、微細加工システム１００に設けられた制御装置６００を介して記憶装置５００に格納される。
この段階では、記憶装置５００には、先行の基板１１１（処理済み基板１１１’）の膜厚分布データが格納されている。これを、データ（３）とする。
制御装置６００は、データ（３）が目標値に収まっているか否かの判断をする。そして、仮に、データ（３）が目標値に収まっていない場合は、次に示す補正動作を行う。
まず、制御装置６００は、微細加工装置１Ａの制御部６０にアクセスして、微細加工装置１Ａの記憶部５０に格納されているデータ（１）とデータ（２）とを呼び出し、記憶装置５００に格納する。
この段階で、記憶装置５００には、データ（１）〜（３）が格納されている。
次に、制御装置６００は、データ（２）とデータ（１）の関係とから求めた膜厚分布と、データ（３）とを比較して、データ（１）の補正を行う。続いて、補正されたデータは、制御装置６００によって、微細加工装置１Ａの制御部６０を介して記憶部５０に送信される。
このようにして、データ（１）は、フィードバックによりショット毎に最適な値に補正される。
この段階で、微細加工装置１Ａの記憶部５０には、補正がなされた、テンプレートの押圧とレジスト層の膜厚との新たな関係が格納されている。すなわち、制御装置６００によってフィードバック制御がなされている。微細加工装置１Ａの制御部６０は、この補正後の新たな関係を記憶部５０から呼び出し、補正後の関係に基づいて、同じ製品である次の基板１１２から基板１１ｎまでのナノインプリントを実行する。
次に、微細加工システム１００を用いた微細加工方法を以下に説明する。
図３は、第１実施形態に係る微細加工方法を表すフロー図である。
図４（ａ）は、押圧と膜厚との関係を表すグラフであり、図４（ｂ）は、テンプレートによって押し付けられたレジスト層を表す模式的断面図である。
図５は、レジスト層の区分けを表す模式的平面図である。
図６は、レジスト層の膜厚分布を求める方法を表す模式的平面図である。
図３に表すフロー図を参照しながら、図４（ａ）〜図６を用い、第１実施形態に係る微細加工方法を説明する。
まず、前提として、様々な製品群、基板の種類について、レジスト層を押し付けたテンプレートの押圧と、テンプレート２３によって押し付けられたレジスト層の膜厚と、の関係を準備する（ステップＳ１０）。つまり、様々な製品群毎、および基板の種類毎における上記関係を表すデータ（１）のデータベース化を図る。
例えば、図４（ａ）および図４（ｂ）に表すように、レジスト層１５の任意の位置での膜厚ｄは、テンプレート２３がレジスト層１５を押し付ける押圧が高くなるほど薄くなる傾向にある。レジスト層１５の膜厚ｄは１ショット内で均一になることが望ましい。これは、レジスト層１５の膜厚分布が１ショット内でばらつくと、レジスト層１５のパターンを転写した下地層のパターンも当然にばらつくからである。
なお、様々な製品群毎、および基板の種類毎における押圧と膜厚との関係は、実験やシミュレーション等によって準備しておく。この押圧と膜厚との関係は、記憶部５０もしくは記憶装置５００に格納されている。また、制御装置６００は、制御部５０にアクセスして、記憶部５０から、特定の製品で、特定の基板の押圧と膜厚との関係をいつでも呼び出すこともできる。
次に、特定の製品群で、特定の種類の基板１１を複数枚、準備する。この複数枚の基板１１（基板１１１、１１２、・・・・１１ｎ−１、１１ｎ）を１ロットとする。この１ロット中の先行の基板１１１（第１基板）を微細加工装置１Ａのステージ部１０の上に載置する。続いて、図５に表すように、制御部６０によって、基板１１１が複数の領域１６に区分けされる。領域１６は、基板１１１の表面において縦横に設けられる。続いて、この基板１１１の所望の領域１６にレジスト層１５を、例えば、インクジェット塗布法によって形成する（ステップＳ２０）。
次に、基板１１１の所望の領域１６に形成されたレジスト層１５に、所定の押圧分布でテンプレート２３を押し付ける（ステップＳ３０）。これにより、図４（ｂ）に表したように、レジスト層１５にパターン部２１のパターンが転写される。
ここで、複数のアクチエータ部４０のそれぞれからテンプレート２３に印加される押し付け圧は、制御部６０によって制御される。また、複数のアクチエータ部４０のそれぞれの押圧、すなわち、レジスト層１５を押し付けた押圧分布は、制御部６０によって計測される（ステップＳ４０）。そして、この押圧分布のデータは、制御部６０によって記憶部５０に格納される。
次に、１ショットが基板１１１の所望の全領域で行われたか否かの判断がなされる。例えば、基板１１１の所望の全領域において、テンプレート２３によるレジスト層１５のパターニングが行われたか否かの判断がなされる（ステップＳ５０）。
所望の全領域でレジスト層１５のパターニングが行われていない場合は、ステップＳ２０に戻って、基板１１１の所望の領域１６にレジスト層１５を形成する動作が続けられる。
また、所望の全領域で、テンプレート２３によるレジスト層１５のパターニングが行われた場合は、次のステップＳ６０に進む。
次に、微細加工装置１Ａから先行の基板１１１が取り出される。そして、図５に表すように、領域１６ごとにおける、テンプレート２３が押し付けられた後のレジスト層１５の膜厚分布が膜厚測定器２００によって計測される（ステップＳ６０）。
一例として、領域１６の四隅の場所１６ａ〜１６ｄを選択し、場所１６ａ〜１６ｄにおけるレジスト層１５の膜厚を計測する。
例えば、図６に表す場所１６ａ〜１６ｄにおいて膜厚ｄが同じであれば、膜厚ｄは、１つの領域１６では、Ｘ方向およびＹ方向において均一である。場所１６ａ〜１６ｄにおける膜厚ｄが異なっていれば、１つの領域１６で、膜厚ｄは、Ｘ方向もしくはＹ方向において分布を持っていることになる。
例えば、場所１６ａと場所１６ｂ、場所１６ａと場所１６ｃ、場所１６ａと場所１６ｄ、場所１６ｂと場所１６ｃ、場所１６ｂと場所１６ｄ、および場所１６ｃと場所１６ｄのそれぞれにおける膜厚差Δｄ１が算出される。そして、各領域１６における膜厚差Δｄ１のデータは、制御装置６００に送信されて、膜厚分布データとして記憶装置５００に格納される。
また、膜厚差Δｄ１以外にも、複数の基板１１を用いて算出した膜厚の平均値またはターゲット膜厚からの膜厚のずれ量Δｄ２も記憶装置５００に格納してもよい。本実施形態では、膜厚差Δｄ１やΔｄ２などを総称的に、膜厚分布とする。
次に、制御装置６００は、記憶装置５００に格納されている、複数の領域１６ごとにおける膜厚分布が目標値に収まっているか否かの判断を行う（ステップＳ７０）。
制御装置６００は、複数の領域１６のいずれかにおける膜厚分布が目標分布外である場合には、複数の領域１６の前記いずれかにおいて、膜厚分布が目標分布内に収まるように、記憶装置５００に格納されている膜厚分布と、記憶部５０から呼び出した押圧と膜厚との関係、記憶部５０から呼び出した押圧分布を用いて、押圧と膜厚との関係を補正する（ステップＳ８０）。そして、制御装置６００は、補正した押圧と膜厚との関係を記憶装置５００、あるいは微細加工装置１Ａの記憶部５０に制御部６０を通じて格納する。
次に、先行の基板１１１の次に処理される実際の基板１１２〜１１ｎ（第２基板）を準備する。そして、これら実際の基板１１２〜１１ｎの中で、先行の基板１１１の次に処理される基板１１２を微細加工装置１Ａのステージ部１０に載置する。続いて、制御部６０によって、基板１１２の表面が複数の領域１６に区分けされた後、この基板１１２の所望の領域１６に、例えば、インクジェット塗布法によってレジスト層１５を形成する（ステップＳ９０）。
先行の基板１１１を用いたときに、複数の領域１６のいずれかで、押圧と膜厚との関係が補正された場合は、制御部６０は次に説明する制御をする。例えば、制御部６０は、基板１１２に形成されたレジスト層１５にテンプレート２３を押し付ける際に、補正が施された領域１６においては、補正された押圧と膜厚との関係に基づいてテンプレート２３をレジスト層１５に押し付ける制御をする（ステップＳ１００）。
次に、基板１１２の所望の全領域において、テンプレート２３によるレジスト層１５のパターニングが行われたか否かの判断がなされる（ステップＳ１１０）。所望の全領域で行われていない場合は、ステップＳ９０に戻って、基板１１２の所望の領域１６にレジスト層１５を形成する動作が続けられる。
また、所望の全領域でレジスト層１５のパターニングが行われた場合は、基板１１２の次の基板１１３の処理に移り、基板１１３の所望の領域１６にレジスト層１５が形成される（ステップＳ１２０）。この後は、基板１１３に対しても、基板１１２になされた処理が施される。さらに、基板１１４〜１１ｎのそれぞれに対しても、基板１１２になされた処理が施される。
一方、ステップＳ７０において、制御装置６００によって、膜厚分布が目標分布以内と判断された場合は、基板１１２の所望の領域１６にレジスト層１５を形成した後（ステップＳ１３０）、押圧と膜厚との関係は補正されないまま、所望の領域１６に形成されたレジスト層１５がテンプレート２３によって押し付けられる（ステップＳ１４０）。
次に、基板１１２の所望の全領域において、テンプレート２３によるレジスト層１５のパターニングが行われたか否かの判断がなされる（ステップＳ１５０）。所望の全領域でレジスト層１５のパターニングが行われていない場合は、ステップＳ１３０に戻って、基板１１２の所望の領域１６にレジスト層１５が形成される。
また、所望の全領域でレジスト層１５のパターニングが行われた場合は、基板１１２の次の基板１１３の処理に移り、基板１１３の所望の領域１６にレジスト層１５が形成される（ステップＳ１６０）。この後は、基板１１３に対しても、基板１１２になされた処理が施される。さらに、基板１１４〜１１ｎのそれぞれに対しても、基板１１２になされた処理が施される。
押圧分布の補正は、ロット毎に行うのではなく、実際の基板１１２〜１１ｎにナノインプリント加工を施している最中に行ってもよい。この方法では、ロット中で、現在、処理している基板１１ｍ（２≦ｍ＜ｎ）が先行の基板となり、基板１１ｍの次から処理される残りの基板１１ｍ＋１〜基板１１ｎが実際の基板になる。このように、ロット毎ではなく、ロットの途中で押圧と膜厚との関係を補正する方法も、実施形態に含まれる。
（第１実施形態の変形例）
先行の基板１１１の膜厚分布を計測して、この計測結果に基づいて基板１１１以外の基板１１２〜１１ｎを処理する際の押圧と膜厚との関係を補正する方法のほかに、複数の基板１１中の任意の基板１１のレジスト層１５の膜厚をin-situによって計測し、逐次、ショット毎における押圧と膜厚との関係の補正を行ってもよい。
図７は、第１実施形態の変形例に係る微細加工装置を表す模式図である。
図７に示す微細加工装置１Ａには、基板１１の所望の領域１６に形成されたレジスト層１５の膜厚をin-situで計測できる膜厚計８０が設置されている。また、この微細加工装置１Ａには、図示しない制御装置６００および記憶装置５００が接続される。
膜厚計８０は、制御部６０もしくは制御装置６００によって制御されている。また、膜厚計８０によって計測された膜厚分布のデータは、記憶装置５００、制御部６０を介して記憶部５０に格納される。
なお、様々な製品群毎、基板の種類毎において、押圧と膜厚との関係すなわちデータ（１）が予め記憶部５０もしくは記憶装置５００にデータベース化されている。
図８は、第１実施形態の変形例に係る微細加工方法を表すフロー図である。
まず、基板１１の所望の領域１６にレジスト層１５を、例えば、インクジェット塗布法によって形成する（ステップＳ２００）。
次に、所望の領域１６に形成されたレジスト層１５に、所定の押圧分布でテンプレート２３を押し付ける（ステップＳ２１０）。
次に、レジスト層１５を押し付けた押圧分布が制御部６０によって計測される（ステップＳ２２０）。このときの複数のアクチエータ部４０のそれぞれの押圧が押圧分布データとして記憶部５０に格納される。
次に、テンプレート２３を押し付けた後のレジスト層１５の膜厚分布を膜厚計８０によってin-situで計測する（ステップＳ２３０）。この膜厚分布データは、記憶装置５００、もしくは記憶部５０に格納される。
次に、制御装置６００は、記憶装置５００に格納されている膜厚分布が目標値に収まっているか否かの判断を行う（ステップＳ２４０）。
次に、制御装置６００は、この膜厚分布が目標分布外である場合には、次の所望の領域１６における膜厚分布が目標分布内に収まるように、記憶装置５００に格納されている膜厚分布と、記憶部５０から呼び出した押圧分布と、記憶部５０から呼び出した押圧と膜厚との関係すなわちデータ（１）と、を用いて、押圧と膜厚との関係を補正する（ステップＳ２５０）。また、制御装置６００は、補正した押圧と膜厚との関係を記憶装置５００、あるいは微細加工装置１Ｂの記憶部５０に制御部６０を通じて格納する。
次に、基板１１の次の所望の領域１６にレジスト層１５を、例えば、インクジェット塗布法によって形成する（ステップＳ２６０）。
次に、この所望の領域１６では、補正された押圧と膜厚との関係に基づいて、レジスト層１５にテンプレート２３を押し付ける（ステップＳ２７０）。
一方、ステップＳ２４０において、制御装置６００によって、膜厚分布が目標分布以内と判断された場合は、基板１１の次の所望の領域１６にレジスト層１５を形成した後（ステップＳ２８０）、押圧と膜厚との関係は補正されないまま、次の所望の領域１６に形成されたレジスト層１５がテンプレート２３によって押し付けられる（ステップＳ２９０）。
なお、上述した図８には、１ショット毎にin-situで膜厚分布が計測され、１ショット毎に押圧と膜厚との関係が補正できる方法が例示されている。このほか実施形態では、複数のショットを実行してから、複数のショットの膜厚分布の平均を求め、膜厚分布の平均が目標値以外である場合には、押圧と膜厚との関係を補正してもよい。
以上説明した、微細加工システム１００および微細加工方法によれば、テンプレート２３によってレジスト層１５にナノインプリント加工が施される際のレジスト層１５の厚さのばらつきが確実に抑制される。
（第２実施形態）
図９（ａ）は、第２実施形態に係る微細加工装置に設けることが可能なテンプレートおよびテンプレートを支持するチャック部の模式的平面図であり、図９（ｂ）は、第２実施形態に係る微細加工装置を表す模式図である。
微細加工システム１００に組み込まれる微細加工装置としては、次に説明する微細加工装置２を使用してもよい。
第２実施形態に係る微細加工装置２は、ステージ部１０、チャック部２０、複数のガイド部３０、アクチエータ部４０、複数のレーザ距離計部（距離計部）３５と、記憶部５０と、制御部６０と、を備える。
微細加工装置２は、上述した微細加工装置１の構成ほかに、複数のレーザ距離計部３５が設けられている。複数のレーザ距離計部３５のそれぞれは、筐体９０の上蓋９０ａに設置されている。
また、微細加工装置２のテンプレート２３においては、パターン部２１（凹凸パターン）が形成された面の側とは反対側の面の側に反射膜２２ｒが設けられている。複数の反射膜２２ｒのそれぞれは、例えば、テンプレート２３の四隅に設けられている。さらに、チャック部２０には、貫通孔２０ｈが設けられている。
微細加工装置２においては、筐体９０内にステージ部１０が固定されていることから、ステージ部１０上に設置された基板１１の任意の箇所と、基板１１の上方の筐体９０の上蓋９０ａの任意の箇所と、の間の距離が予め求められている。レーザ距離計部３５は、貫通孔２０ｈを介して、反射膜２２ｒに向かってレーザ光３７を照射し、反射膜２２ｒによって反射されたレーザ光３７を受光する。レーザ距離計部３５は、レーザ光３７の反射光と入射光とを用い、位相差測定方式によって距離を測定できる。レーザ距離計部３５により、テンプレート２３の傾きと、基板１１からの高さを求めることができる。
具体的には、例えば、テンプレート２３の四隅のそれぞれと、テンプレート２３の四隅のそれぞれの上方の上蓋９０ａと、の間の距離を測定することができる。また、この４つの距離の情報からテンプレート２３の傾きを測定することができる。
基板１１の任意の箇所と、基板１１の上方の筐体９０の上蓋９０ａの任意の箇所と、の間の距離は既知である。テンプレート２３の四隅のそれぞれと、この四隅上方の上蓋９０ａと、の間の距離を測定することにより、テンプレート２３の四隅のそれぞれと、基板１１と、の間の距離を計算することができる。つまり、レーザ距離計部３５を用いることで、テンプレート２３の四隅のそれぞれの基板１１からの高さを測定することができる。
実施形態では、テンプレート２３の四隅とテンプレート２３の四隅の上方の上蓋９０ａとの間のそれぞれの距離分布、テンプレート２３の傾きの分布、およびテンプレートの四隅のそれぞれの基板１１からの高さの分布などを、総称的に“距離分布”と呼ぶ場合がある。
複数のレーザ距離計部３５を用いて計測された距離分布の情報は、押圧分布とともに、記憶部５０もしくは記憶装置５００に格納することができる。また、制御装置６００は、押圧と膜厚との関係に距離分布を加えた、押圧と膜厚と距離分布との関係を補正し、補正した関係を制御部６０を経由して記憶部５０に格納することができる。
なお、様々な製品群、基板の種類における距離分布と押圧と膜厚との関係は、予め、記憶部５０に格納されている。この関係が制御装置６００によって補正された場合は、記憶部５０に格納されている関係が制御装置６００によって書き換えられる。
図１０は、第２実施形態に係る微細加工方法を表すフロー図である。
第２実施形態に係る微細加工方法においては、レジスト層１５の膜厚分布のほかに、テンプレート２３の傾きと、基板１１からの高さの分布などの距離分布を導入し、テンプレート２３がレジスト層１５を押圧する押圧分布をさらに精度よく補正することができる。
まず、前提として、様々な製品群、基板の種類について、テンプレート２３によって押し付けられたレジスト層１５の膜厚と、レジスト層１５を押し付けたテンプレートの押圧分布と、レーザ距離計部３５によって検出したテンプレート２３と基板１１との間の距離分布と、の関係を準備する（ステップＳ１０）。つまり、様々な製品群毎、および基板の種類毎における押圧と膜厚と距離分布との関係を表すデータのデータベース化を図る。
つまり、第２実施形態では、第１実施形態に係る押圧と膜厚との関係のみではなく、レーザ距離計部３５によって検出したテンプレート２３と基板１１との間の距離分布のデータと、レジスト層１５を押し付けたテンプレートの押圧のデータと、がショット毎にデータベース化されている。
次に、特定の製品群で、特定の種類の基板１１が複数集まった１ロット（基板１１１、１１２、・・・・１１ｎ−１、１１ｎ）を準備する。続いて、この１ロット中の先行の基板１１１（第１基板）を微細加工装置２のステージ部１０の上に載置する。続いて、制御部６０によって、基板１１１の表面が複数の領域１６に区分けされる。続いて、基板１１１の所望の領域１６にレジスト層１５を、例えば、インクジェット塗布法によって形成する（ステップＳ２０）。
次に、基板１１１の所望の領域１６に形成されたレジスト層１５に、所定の押圧分布でテンプレート２３を押し付ける（ステップＳ３０）。この際、複数のアクチエータ部４０のそれぞれの押圧分布のデータ、距離分布のデータが制御部６０によって計測される（ステップＳ４０）。つまり、レジスト層１５を押し付けたテンプレート２３の押圧分布と、レジスト層１５を押し付けた際のテンプレート２３と筐体９０との距離及びテンプレート２３の傾きと、テンプレート２３と筐体９０との距離より基板１１からの高さ分布などの距離分布と、が計測される。そして、これらのデータは、制御部６０によって記憶部５０に格納される。
このように、第２実施形態に係る微細加工方法では、レジスト層１５の膜厚分布を求める前に、テンプレート２３の反射膜２２ｒに向かってレーザ光を照射し、レーザ光の反射光と入射光とを用いて、テンプレート２３と筐体９０の上蓋９０ａとの距離、及びテンプレート２３の傾きと、テンプレート２３と筐体９０の距離から得られる基板１１からの高さの分布などの距離分布を求められる。
次に、テンプレート２３によってパターニングされたレジスト層１５が基板１１の所望の全領域で形成されたか否かの判断がなされる（ステップＳ５０）。
所望の全領域でレジスト層１５のパターニングが行われていない場合は、ステップＳ２０に戻って、テンプレート２３によるパターニングの動作が続けられる。また、所望の全領域で形成された場合は、次のステップＳ６０に進む。
次に、微細加工装置２から先行の基板１１１が取り出される。そして、テンプレート２３が押し付けられた後のレジスト層１５の膜厚分布を膜厚測定器２００（例えば、エリプソメーター）によって求める（ステップＳ４０）。そして、ここでも、前述した膜厚差Δｄ１のデータは、記憶装置５００に格納される。なお、ここでの膜厚分布データとは、Δｄ１のみではなく、上述したΔｄ２をも含む総称的な膜厚分布データのことである。
次に、制御装置６００は、記憶装置５００に格納した、膜厚分布、および膜厚と距離と押圧との関係、記憶部５０から呼び出した押圧分布、距離分布を用いて、複数の領域１６ごとにおける膜厚分布が目標値に収まっているか否かの判断を行う（ステップＳ７０）。
制御装置６００は、複数の領域１６のいずれかにおける膜厚分布が目標分布外である場合には、複数の領域１６の前記いずれかにおいて、膜厚分布が目標分布内に収まるように、記憶装置５００に格納されている膜厚分布と、記憶部５０から呼び出した押圧と膜厚との関係、押圧分布、距離分布を用いて、押圧と膜厚と距離との関係を補正する（ステップＳ８０）。
そして、制御装置６００は、補正した押圧と膜厚と距離分布との関係（第１関係）を記憶装置５００、あるいは微細加工装置２の記憶部５０に制御部６０を通じて格納させる。
次に、先行の基板１１１の次に処理される実際の基板１１２〜１１ｎ（第２基板）を準備をする。そして、実際の基板１１２〜１１ｎの中で基板１１２を微細加工装置２のステージ部１０に載置する。続いて、制御部６０によって基板１１２の表面が複数の領域１６に区分けされた後、この基板１１２の所望の領域１６に、例えば、インクジェット塗布法によってレジスト層１５を形成する（ステップＳ９０）。
次に、先行の基板１１１を用いたときに、複数の領域１６のいずれかで押圧と膜厚と距離との関係が補正された場合は、制御部６０は、次に示す制御をする。例えば、制御部６０は、基板１１２に形成されたレジスト層１５にテンプレート２３を押し付ける際に、補正が施された領域１６においては、補正された膜厚と押圧と距離との関係に基づいてレジスト層１５にテンプレート２３を押し付ける制御をする（ステップＳ１００）。
次に、基板１１２の所望の全領域において、テンプレート２３によるレジスト層１５のパターニングが行われたか否かの判断がなされる（ステップＳ１１０）。所望の全領域で行われていない場合は、ステップＳ９０に戻って、基板１１２の所望の領域１６にレジスト層１５を形成する動作が続けられる。
また、所望の全領域でレジスト層１５のパターニングが行われた場合は、基板１１２の次の基板１１３の処理に移り、基板１１３の所望の領域１６にレジスト層１５が形成される（ステップＳ１２０）。この後は、基板１１３に対しても、基板１１２になされた処理が施される。さらに、基板１１４〜１１ｎのそれぞれに対しても、基板１１２になされた処理が施される。
また、ステップＳ７０において、制御装置６００によって、膜厚分布が目標分布以内と判断された場合は、基板１１２の所望の領域１６にレジスト層１５を形成した後（ステップＳ１３０）、押圧と膜厚と距離との関係は補正されないまま、所望の領域１６に形成されたレジスト層１５がテンプレート２３によって押し付けられる（ステップＳ１４０）。
次に、基板１１２の所望の全領域において、テンプレート２３によるレジスト層１５のパターニングが行われたか否かの判断がなされる（ステップＳ１５０）。所望の全領域でレジスト層１５のパターニングが行われていない場合は、ステップＳ１３０に戻って、基板１１２の所望の領域１６にレジスト層１５が形成される。
また、所望の全領域でレジスト層１５のパターニングが行われた場合は、基板１１２の次の基板１１３の処理に移り、基板１１３の所望の領域１６にレジスト層１５が形成される（ステップＳ１６０）。この後は、基板１１３に対しても、基板１１２になされた処理が施される。さらに、基板１１４〜１１ｎのそれぞれに対しても、基板１１２になされた処理が施される。
第２実施形態によれば、テンプレート２３の押圧を補正する際に、テンプレート２３と上蓋９０ａとの間の距離、テンプレート２３の傾き、およびテンプレート２３の基板１１からの高さの分布などの距離分布も、補正用パラメータとして使用している。
つまり、第２実施形態では、押圧と膜厚とからなる関係を補正して適正な押圧分布を導くのではなく、押圧と膜厚と距離との関係を補正して適正な押圧分布を導いている。その結果、レジスト層１５を押し付けるテンプレート２３の押圧分布の補正の精度がさらに上昇する。
また、実施形態は以上説明したフィードバックシステムに限らず、フィードフォワードシステムも含む。
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１Ａ、２ 微細加工装置、 １ａ 本体、 １０ ステージ部、 １１ 基板、 １５ レジスト層、 １６ 領域、 １６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ 場所、 ２０ チャック部、 ２０ｈ 貫通孔、 ２１ パターン部、 ２２ 透明板、 ２２ｒ 反射膜、 ２３ テンプレート、 ３０ ガイド部、 ３５ レーザ距離計部、 ３７ レーザ光、 ４０ アクチエータ部、 ４１ 支持部、 ５０ 記憶部、 ６０ 制御部、 ９０ 筐体、 ９０ａ 上蓋、 １００ 微細加工システム、 ２００ 膜厚測定器、 ５００ 記憶装置、 ６００ 制御装置

Claims (7)

  1. 基板上に形成されたレジスト層に、凹凸が形成されたテンプレートを近接または押し付けて前記レジスト層に前記テンプレートの凹凸パターンを転写する微細加工システムであって、
    前記基板を支持することが可能なステージ部と、前記ステージ部に対向し前記テンプレートを支持しつつ前記レジスト層に近接または押し付けることが可能なチャック部と、前記レジスト層に近接または押し付けられる前記テンプレートの押圧と前記テンプレートが近接または押し付けられた前記レジスト層の膜厚との関係を格納することが可能な記憶部と、前記レジスト層への前記テンプレートの近接または押し付けを制御する制御部と、を有する微細加工装置と、
    前記テンプレートが近接または押し付けられた前記レジスト層の膜厚分布が目標分布外である場合には、前記膜厚分布が目標分布内に収まるように前記関係を補正する制御装置と、
    を備えた微細加工システム。
  2. 前記微細加工装置は、前記基板と、前記テンプレートと、の間の距離分布を計測可能な距離計部をさらに有し、
    前記記憶部は、前記押圧と前記膜厚と前記距離分布との関係を格納することが可能である請求項１記載の微細加工システム。
  3. 前記制御部は、前記テンプレートが近接または押し付けられた前記レジスト層の膜厚分布が目標分布外である場合には、前記膜厚分布が目標分布内に収まるように前記押圧と前記膜厚と前記距離分布との関係を補正する請求項２記載の微細加工システム。
  4. 前記制御装置は、補正された前記押圧と前記膜厚と前記距離分布との関係を用いて、前記レジスト層への前記テンプレートの近接または押し付けを制御する請求項３記載の微細加工システム。
  5. 基板上に形成されたレジスト層に、凹凸が形成されたテンプレートを近接または押し付けて前記レジスト層に前記テンプレートの凹凸パターンを転写する微細加工装置であって、
    前記基板を支持することが可能なステージ部と、
    前記ステージ部に対向し前記テンプレートを支持しつつ前記レジスト層に近接または押し付けることが可能なチャック部と、
    前記基板と、前記テンプレートと、の間の距離分布を計測可能な距離計部と、
    前記レジスト層に近接または押し付けられる前記テンプレートの押圧と前記テンプレートが近接または押し付けられた前記レジスト層の膜厚と前記距離分布との関係を格納することが可能な記憶部と、前記レジスト層への前記テンプレートの近接または押し付けを制御する制御部と、
    を備えた微細加工装置。
  6. 複数の基板上に形成されたレジスト層に、凹凸が形成されたテンプレートを近接または押し付けて前記レジスト層に前記テンプレートの凹凸パターンを転写する微細加工方法であって、
    （ａ）前記レジスト層に近接または押し付けられる前記テンプレートの押圧と、前記テンプレートが近接または押し付けられた前記レジスト層の膜厚と、の第１関係に関するデータを準備するステップと、
    （ｂ）前記複数の基板のうちの第１基板に、前記レジスト層を形成するステップと、
    （ｃ）前記第１基板の前記レジスト層に前記テンプレートを近接または押し付けるステップと、
    （ｄ）前記近接または押し付けられた前記テンプレートの押圧分布を計測するステップと、
    （ｅ）前記テンプレートが近接または押し付けられた後の前記レジスト層の膜厚分布を求めるステップと、
    （ｆ）前記膜厚分布が目標分布外である場合には、計測した前記膜厚分布、計測した前記押圧分布、および前記第１関係に基づいて、前記膜厚分布が目標分布内に収まるように前記第１関係を補正するステップと、
    （ｇ）前記複数の基板のうちの前記第１基板以外の第２基板を用意し、前記第２基板に前記レジスト層を形成するステップと、
    （ｈ）前記第２基板の前記レジスト層に前記テンプレートを近接または押し付ける際に、前記第１関係が補正された場合は補正された前記第１関係に基づいて制御しつつ前記テンプレートを近接または押し付けるステップと、
    を備えた微細加工方法。
  7. 前記（ａ）工程において、前記第１関係は、前記膜厚と、前記押圧と、前記基板と前記テンプレートとの間の距離分布と、の関係であり、
    前記（ｄ）工程では、前記押圧分布の他に、前記距離分布を計測し、
    前記（ｆ）工程では、前記膜厚分布が目標分布外である場合には、計測した前記膜厚分布、計測した前記押圧分布、および計測した前記距離分布、および前記第１関係に基づいて、前記膜厚分布が目標分布内に収まるように前記第１関係を補正する請求項６記載の微細加工方法。
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