JP3958344B2 - インプリント装置、インプリント方法及びチップの製造方法 - Google Patents
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Description
この技術は、ナノインプリントあるいはナノエンボッシングなどと呼ばれ、数nmオーダーの分解能の実現が予測されるため、ステッパ、スキャナ等の光露光装置に代わる次世代の半導体製造技術としての期待が高まっている。
さらに、立体構造をウエハレベルで一括して、加工ができるため、幅広い分野への応用が期待されている。
すなわち、フォトニッククリスタル等の光学素子や、あるいはμ−TAS(Micro Total Analysis System)等のバイオチップの製造技術、等の分野への応用が期待されている。
具体的には、上記モールドを、UV硬化樹脂を塗布したワークに押し付けてUV光を照射し、固化させることでモールド上の微細構造をワークに転写する。
そして、ステージを用いてモールドとワークを相対移動させて、パターン転写を繰り返すことで、代表的な光露光装置であるステッパのように、ワーク全面を加工することができる。
具体的には、図15にあるように、レジスト1104が設けられているシリコン基板1103の周辺を弾性部材1107で支持する。
モールド1102と対向する位置には、インプリント時に、シリコン基板1103を裏面側から支持するとともに、ピボット1113の受け部として機能する揺動部材1114が固定された支柱1111上に設けられている。
図15では、モールド2が若干傾き、基板とモールド表面が非平行になっている場合が示されている。
なお、1101はモールド保持部、1105は試料保持部材、1106は移動ステージ、1108は定盤、1110は移動機構である。
当該構成では、レジスト1104とモールド1102とが接触した後、両者の距離が縮まるにつれて、即ち、樹脂が受ける加圧力が増大するにつれて、モールドとシリコン基板との平行度が高くなる。
これにより、インプリント時のパターン形成領域における加圧均一性は高まると記載されている。
例えば、自重による撓みに関しては、被加工物を構成するウエハの保持の仕方にもよるが、最もたわみ量が小さくなると考えられる周辺部の完全拘束による場合、300mmのSiウエハで20μm程度となる。
このような被加工物の撓みに起因するインプリント時の影響は、上記特許文献1では考慮されていない。
本発明は、モールドが有するパターンを用いて、被加工物または該被加工物上のパターン形成材に凹凸パターンを形成するインプリント装置であって、
前記モールドを保持するための第1の保持部と、
前記被加工物を保持するための第2の保持部と、
前記第1の保持部により保持される前記モールドと対向する位置で、前記被加工物を部分的に支持するための支持部とを備え、
前記第2の保持部は、第1の軸方向と第2の軸方向とに可動であると共に、該第2の保持部は、前記支持部が前記被加工物を支持する位置が変わるように、前記第1及び第2の軸により規定される平面に平行な方向に可動であり、且つ
前記支持部は、前記被加工物から該支持部が離れるように、前記第1の保持部とは独立して、前記平面に直交する方向に可動であると共に、
前記支持部は、前記被加工物を支持するために前記平面に直交する方向に可動であることを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部によって前記被加工物が部分的に支持されている状態で、前記被加工物と前記モールドが有する前記パターンとの距離が短くなるように動作することを特徴とする。
また、本発明は、前記被加工物または該被加工物上のパターン形成材と、前記モールドが有する前記パターンとを接触させた状態で、該被加工物と前記支持部との距離が短くなる動作を行うことを特徴とする。
また、本発明は、前記第2の保持部が、前記平面に直交する方向に可動しないことを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部が、前記平面に直交する方向である重力の向き、及び重力と反対向きの方向に可動であることを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部が、ピボット機構を介して前記被加工物を支持することを特徴とする。
また、本発明は、前記第2の保持部が、前記被加工物が、前記平面に垂直な方向に撓むように保持することを特徴とする。
また、本発明は、前記第2の保持部が、平板状の前記被加工物の面内中央領域と接触しないように、該被加工物の周辺領域を保持することを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部を、前記平面に直交する方向に相対的に動かすことにより、前記被加工物の撓み量を調整することを特徴とする。
また、本発明は、前記被加工物の重力の向きの撓み量が小さくなるように、該被加工物を重力の向きと反対方向に押し上げるための撓み量調整部が設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記被加工物表面であって、前記モールドの凹凸パターンが転写される面側の傾斜角を検出するための角度検出部、または前記支持部が受ける力を荷重として検出するための荷重検出部、または前記モールド側から該被加工物までの距離を計測する距離計測部のいずれかを少なくとも有することを特徴とする。
また、本発明は、前記第1の保持部の前記モールドと接する面と、前記支持部の前記被加工物と接する面の少なくとも一方の面積が、前記モールドの加工面と前記被加工物のパターン形成面の面積以下であることを特徴とする。
また、本発明は、前記第1の保持部の前記モールドと接する面と、前記支持部の前記被加工物と接する面とが、面対称の関係にあることを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部と前記被加工物とが接触するように、該支持部と該第2の保持部は、前記第1の保持部とは独立して、前記平面に直交する方向に相対的に動作することを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記平面に直交する方向に相対的に動作する動作距離は、前記被加工物の前記支持位置に応じて、可変であることを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記平面に直交する方向に相対的に動作する動作距離は、前記平面に直交する方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、可変であることを特徴とする。
また、本発明は、モールドが加工面側に有するパターンを用いて、被加工物または該被加工物上のパターン形成材に凹凸パターンを形成するインプリント装置であって、
前記モールドを保持するための第1の保持部と、
前記被加工物を保持するための第2の保持部と、
前記第1の保持部により保持されるモールドと対向する位置で、前記被加工物を部分的に支持するための支持部とを備え、
前記第2の保持部は、第1の軸方向と第2の軸方向とに可動であると共に、該第2の保持部は、前記支持部が前記被加工物を支持する位置が変わるように、前記第1及び第2の軸により規定される平面に平行な方向である、前記加工面に平行な方向に可動であり、且つ
前記支持部は、前記被加工物から該支持部が離れるように、前記第1の保持部とは独立して、前記加工面に直交する方向に可動であると共に、
前記支持部は、前記被加工物を支持するために前記加工面に直交する方向に可動であることを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部と前記被加工物とが接触するように、該支持部と該第2の保持部は、該第1の保持部とは独立して、前記加工面に直交する方向に平行な方向に相対的に動作することを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加工面に直交する方向に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記被加工物の前記支持位置に応じて、可変であることを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加工面に直交する方向に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記加工面に直交する方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、可変であることを特徴とする。
また、本発明は、モールドが有するパターンを用いて、被加工物または該被加工物上のパターン形成材に凹凸パターンを形成するためのインプリント装置であって、
前記モールドを保持するための第1の保持部と、
前記該被加工物を保持するための第2の保持部と、
前記被加工物を、前記モールドと対向する位置で、部分的に支持するための支持部とを備え、
前記第1の保持部に保持される前記モールドと前記支持部とで、前記被加工物を加圧する加圧軸が定まり、
前記第2の保持部は、第1の軸方向と第2の軸方向とに可動であると共に、該第2の保持部は、前記支持部が前記被加工物を支持する位置が変わるように、前記第1及び第2の軸により規定される平面に平行な方向に可動であり、且つ
前記支持部は、前記被加工物から該支持部が離れるように、前記第1の保持部とは独立して、前記平面に直交する方向であって且つ前記加圧軸に平行な方向に可動であることを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部と前記被加工物とが接触するように、該支持部と前記第2の保持部は、該第1の保持部とは独立して、前記加圧軸に平行な方向に相対的に動作することを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加圧軸に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記被加工物を前記支持部が支持する支持位置に応じて、可変であることを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加圧軸に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記加圧軸方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、可変であることを特徴とする。
また、本発明は、モールドが有するパターンを用いて、被加工物または該被加工物上のパターン形成材に凹凸パターンを形成するインプリント方法であって、
前記被加工物または該被加工物上のパターン形成材と、モールドとが非接触の状態で、自重により撓み得るように保持されている該被加工物を、重力向きの撓み量が小さくなるように、重力の向きと反対方向に可動する支持部によって押し上げ、
前記被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材に凹凸パターンを形成することを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部による前記被加工物の押し上げは、前記被加工物の面内領域における前記モールドと接触する箇所が、前記パターンが形成された前記モールドの加工面と平行になるように行うことを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部により前記被加工物を支持する支持位置に応じて、該支持部による押し上げ距離を変えることを特徴とする。
また、本発明は、重力の向き方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、該支持部による押し上げ距離を変えることを特徴とする。
また、本発明は、モールドが加工面に有するパターンを用いて、被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材に凹凸パターンを形成するインプリント方法であって、
前記モールドを保持するための第1の保持部と、該モールドの加工面と対向する位置に設けられる支持部との間に、被加工物を配置する工程、
前記支持部が前記被加工物に接触しないように退避した状態で、第2の保持部により保持される該被加工物を、前記加工面と平行な方向に動かしてパターン転写領域を定めて、前記加工面と直交する方向に関する、前記パターン転写領域の位置情報に応じて、前記第1の保持部とは独立して動作する前記支持部を、前記モールドの前記加工面と直交する方向に動かすことによって、該支持部と前記被加工物とを接触させる工程、及び
前記モールドの前記加工面と前記被加工物との距離を縮め、該加工面に設けられている該パターンを用いて、該被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材に凹凸パターンを形成することを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部と前記被加工物とを接触させて加圧位置を調整した後、調整された加圧位置において、該モールドの該加工面と該被加工物とを接触させることを特徴とする。
また、本発明は、前記モールドの前記加工面と前記被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材とを接触させた後、前記支持部と前記被加工物とを接触させることを特徴とする。
また、本発明は、チップの製造方法であって、
パターンを有するモールドを用意し、
被加工物または該被加工物上にパターン形成材が設けられている部材を用意し、
上記したいずれかに記載のインプリント装置を用いて、前記被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材に凹凸パターンを形成することを特徴とする。
また、本発明は、前記被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材に形成されている凹凸パターンをマスクとして利用することを特徴とする。
また、本発明は、前記被加工物は、光硬化性、熱硬化性あるいは熱可塑性の樹脂を有する基板であり、該樹脂と前記モールドの前記パターンとを接触させて、パターンを形成することを特徴とする。
また、本発明は、前記パターン形成材は、光硬化性、熱硬化性あるいは熱可塑性を有する樹脂であることを特徴とする。
また、本発明は、前記被加工物の自重による撓みが小さくなるように、前記支持部によって前記被加工物を押し上げることを特徴とする。
また、本発明は、前記被加工物が、重力と反対向きの上向き凸状になるように、前記支持部によって前記被加工物を押し上げることを特徴とする。
また、本発明は、前記支持部によって、前記被加工物を押し上げた状態で、前記被加工物上のパターン形成材に前記モールドのパターンを反映させて前記パターン形成材を硬化させる際に、前記重力方向に直交するx軸とy軸とで規定される平面に平行な方向に関する前記被加工物の位置を制御しながら、該パターン形成材を硬化させることを特徴とする。
また、本発明は、前記パターン形成材が、光硬化性、熱硬化性あるいは熱可塑性を有する樹脂を含み構成されていることを特徴とする。
すなわち、本発明に係る加圧加工装置は、モールド保持部(以下、第1の保持部、あるいはモールド加圧部という場合がある。)と前記モールド保持部と対向する位置に配置されたワーク加圧部(以下、ワーク支持部という場合がある。)を備え、
モールドの加工面に形成されたパターンをワークに転写するものである。ワークはワーク支持部(以下、ワーク保持部という場合がある。)で保持される。
そして、前記ワークを前記モールドの加工面と平行な面方向に移動させ、前記ワークの位置を制御するワーク位置制御機構と、
前記ワーク加圧部と前記ワークを前記モールドの加工面と直行する方向に相対移動させ、前記ワーク加圧部の前記ワークに対する加圧位置を調整する加圧位置調整機構と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る加圧加工方法は、モールド保持部と前記モールド保持部と対向する位置に配置されたワーク加圧部を備え、モールドの加工面に形成されたパターンを前記ワークに転写する加圧加工方法である。
そして、以下の1)から3)工程を有する。
1)前記ワーク加圧部を前記モールドや前記ワークから退避させ、前記ワークを前記モールドの加工面と平行な面方向の所望の位置に移動させる工程。
2)前記所望の位置に前記ワークを移動させた後、前記ワーク加圧部と前記ワークを前記モールドの加工面と直行する方向に相対移動させてこれらを接触させ、前記ワーク加圧部の前記ワークに対する加圧位置を調整する工程。
3)前記調整された加圧位置において、前記モールドを前記ワークに対して押し付け、前記モールドの加工面に形成されたパターンを前記ワークに転写する工程。
なお、前記ワーク加圧部の前記ワークに対する加圧位置を調整する工程において、前記ワークに対する加圧位置を検出し、該検出した結果に基づいて加圧位置を調整するプロセスを含ませることができる。
また、前記ワーク加圧部の前記ワークに対する加圧位置を調整する工程において、前記ワーク位置制御機構による前記モールドの制御位置に応じて、前記加圧位置を演算して加圧位置を調整するプロセスを含ませることができる。
また、前記ワーク加圧部の前記ワークに対する加圧位置を調整する工程において、各部のたわみなどによる加圧中の加圧位置の変化を考慮して、前記加圧位置を補正するプロセスを含むように構成することもできる。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態におけるインプリント装置について説明する。
本実施形態に係るインプリント装置(パターン転写装置あるいは加工装置という場合もある。以下の実施形態でも同様である。)は、図1に記載されている構成を有する。
すなわち、モールド1020を保持するための第1の保持部1000と、被加工物1030を保持するための第2の保持部1040とを有する。
更に、該第1の保持部により保持されるモールドと対向する位置で、該被加工物を部分的に支持するための支持部1050を備えている。
このように、該第2の保持部1040が第1の方向1041に移動し得ることにより、該支持部1050が該被加工物1030を支持する位置をライン状に変えられる。
モールドにより形成し得るパターン転写エリアが、被加工物のサイズに比して小さい場合に、複数回の転写工程をパターン形成領域をずらしながら行う。
これは、ステップアンドリピート方式よばれ、本実施形態に係る装置は当該方式に好適に用いられる。
つまり、該第2の保持部は、互いに直交する2つの軸(例えば、X軸とY軸)で構成される面に平行な方向に移動する機構を有するのが好ましい。
該支持部1050が第2の方向1090に動くことで上記可動機構を実現してもよいし、あるいは第2の保持部1040が、第2の方向1090の反対向きに動くことで、相対的に支持部が第2の方向に動く構成にすることで上記可動機構を実現してもよい。
勿論、支持部と第2の保持部の両者に、第2の方向に平行な方向への可動機構をもたせてもよい。
第1の保持部1000の動作とは別個独立して、該支持部1050と該第2の保持部1040は、動作し得るのがよい。
第2の保持部と支持部との相対的な動作は、振動ではない動作、例えば一方向への併進動作であることが好ましい。
一方、既述の特開2003−77867号公報においては、図13に示すように支持部6103は固定されているために、移動機構6104により同図の矢印方向に移動する際に、被加工物の裏面に損傷等を与えてしまう可能性がある。
従って、本実施形態に係る装置においては、被加工物が撓んでいる場合には、撓み量が最大となっている位置の直下に支持部が動いて来た場合でも、被加工物と支持部とが接触しないように、該支持部は該被加工物から離れておくのがよい。
また、被加工物1030が撓んでいるよう誇張して記載しているが、本実施形態に係る装置は、被加工物が撓んでいるか否かにかかわらず、当然に適用され得る。
また、前記支持部によって前記被加工物が部分的に支持されている状態で、前記被加工物と前記モールドが有する前記パターンとの距離が短くなるように動作する装置とすることができる。または、前記被加工物と前記モールドが有する前記パターンとを接触させた状態で、前記被加工物と前記支持部との距離が短くなるように動作する装置とすることができる。
そして、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記第2の方向に平行な方向に相対的に動作する際のその動作距離は、前記被加工物の前記支持位置に応じて、可変にすることができる。
前記支持位置は、例えば、図8における位置制御回路6114により、XY移動機構6104を用いて定められる位置である。
また、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記第2の方向に平行な方向に相対的に動作する際のその動作距離は、前記第2の方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、可変にすることができる。
前記位置情報とは、例えば、図11の距離検出機構6401にあるように、Z軸方向における被加工物(厳密にはパターン転写領域である。)の位置に関する情報である。
A:第1の保持部
第1の保持部1000は、モールドを保持して、被加工物への転写ができれば特に形状は、図1に記載の形状に制限されるものではない。
例えば、図3に示すようなモールド保持部3000が挙げられる。同保持部は、真空吸着のための溝3001が備わっており、溝内の圧力を下げることによりモールド1020をバキューム吸着する構成である。
モールドの凹凸パターンが形成されている面と反対側の面から紫外線等の光を照射し、被加工物表面にある樹脂を硬化させる、いわゆる光インプリントの場合には、図3のように光照射をなるべく遮らない構成のモールド保持部が好ましい。勿論、光照射可能な石英等のガラスで、図1の形状の保持部を実現できる。当該第1の保持部は、バキューム吸着や静電チャック等によりモールドを保持できれば、その構成材料は、アルミニウムやステンレスなどの金属、あるいは石英などのガラスでもよい。なお、米国特許明細書第6,696,220号明細書のFIG.49Aや、圧電素子を用いてモールド自体の変形を可能な状態で保持するFIG.51Aに記載のモールド保持部も適用できる。
なお、第1の保持部1000の第2の方向1090に平行な方向への動作とは、独立して、該第2の保持部1040及び/または支持部1050は、第2の方向に平行な方向へ移動し得るように構成するのがよい。すなわち、モールドが第2の方向に平行な方向への動く動作とは独立して、被加工物から支持部が離れる動作を実現するのがよい。
図1における第2の保持部とは、被加工物を保持するための機能を有するものである。被加工物の保持は、物理的に被加工物を挟んだり、静電チャックや、バキューム吸着により実現できる。
被加工物が、平板状の部材である場合には、それが重力方向に撓むように保持する場合がある。そのためには、第2の保持部1040は、前記平板状部材の面内方向の中央領域と接触しないように保持する。または、平板状の部材の周辺領域に比べて、中央領域を重力方向に後退した位置で保持することにより実現できる。
前記第2の保持部1040は、図2(a)や図2(b)のように別体として分離している構成にすることができる。
また、互いに分離していない一体型のものとして構成することもできる(図2(c))。
具体的な保持部の構成を図2に例示する。
図2(a)から図2(c)の下段は、XY面内方向を示している。
図2(a)は分離した2つの保持部で平板状部材1030を保持する場合である。図2(b)は、分離した4つの保持部で平板状部材を保持する場合である。
図2(c)は、一体型の円環状の保持部で平板状部材を保持する場合である。図2において、平板状部材の下側に位置する箇所は破線で記載している。
更に、第2の保持部1040に、互いに直交する2つの軸(例えば、XY軸)で構成される平面に平行な方向に移動する移動機構には、リニアモータや、送りねじなど適宜選択可能である。
第2の保持部1040は、例えば、前記被加工物が、前記第2の方向1090に平行な方向に撓むように保持することができる。そのために、例えば、第2の保持部は、平板状の被加工物の面内中央領域と接触しないように、該被加工物の周辺領域を保持する。
前記第2の方向1090とは、例えば、重力の向きである。
前記支持部1050と第2の保持部1040とを、第2の方向1090に相対的に動かすことにより、前記被加工物の撓み量を調整してもよい。
平板状の被加工物(シリコンウエハなどが該当する。表面に微細な凹凸が形成されていても、形状が平板状であることに変わりはない。)のモールド側の面を表面、支持部側の面を裏面として説明する。
モールド1020と対向する位置で、被加工物1030を支持するための支持部は、被加工物の裏面を、部分的に支持することが特徴である。
即ち、本実施形態に係る支持部は、被加工物の裏面全体と接触するのではなく、一部の箇所で、部分的あるいは局所的に接触する。
なお、被加工物の裏面のエリアサイズと同等あるいはそれ以上の大きさの支持面を有するステージで被加工物を支持する際に、被加工物を吸着する為に微細な孔をステージに設けることが想定される。
このような場合、微細な孔の箇所では、当該被加工物とステージ自体とは非接触であるが、これは、被加工物を実質的には裏面全体で支持していることに他ならない。
詳細は後述する実施例で述べるが、特に、前記第1の保持部の前記モールドと接する面と、前記支持部の前記被加工物と接する面の少なくとも一方の面積が、前記モールドの加工面と前記被加工物のパターン形成面の面積以下であることが好ましい。
より好ましくは、前記第1の保持部の前記モールドと接する面と、前記支持部の前記被加工物と接する面とが、面対称の関係にあることが好ましい。即ち、モールドと被加工物とを、同じ断面形状の部材で加圧するのがより好適である。
なお、支持部1050は、図1の第2の方向1090及びそれと反対方向に可動となるように構成することができる。第2の方向とは例えば、重力方向である。なお、支持部1050の動作は、好適には並進動作であるのがよい。
例えば、第2の方向に上下するアクチュエータを支持部1050に設けることで実現する。
例えば、既述の特許文献1(特開2003―77867号公報)に記載されているように、回転軸(ピボット)を利用した傾斜調整機構を、当該別な部材として介在させることができる。
また、本実施形態においては、被加工物1030のある方向(例えば重力方向)への撓み量が小さくなるように、第2の保持部1040と支持部1050との当該ある方向の距離を変えるように構成できる。
また、撓み量の調整ができるのであれば、図4のように、被加工物1030を支持するための支持部1050と、撓み量調整部1055とを別々に構成することもできる。
該撓み量調整部1055を用いて、被加工物1030の第2の方向への撓み量を小さくし、その後、支持部1050とモールド間に被加工物1030を介在させたまま、両者の第2の方向の距離を短くしてインプリントを行う。
例えば、撓み量調整部1055で被加工物1030の撓み量を実質的にゼロにした状態で、支持部1050を重力の向きと反対方向に動かし、被加工物1030の裏面と接触させる。その後、モールド保持部1000を重力方向に降下させてインプリントを行う。
かかる状態とは、具体的には、即ち、平板状の被加工物の中央部領域付近が、凸状に重力方向と反対方向に撓んだ状態(不図示)のことである。
このような状態にする場合には、図2(d)のように、平板状の被加工物が、第2の保持部1040から離れて浮かないように押し付けたりチャッキングしておくのがよい。
この微小振動は、インプリント位置のズレや、被加工物を構成する樹脂等の不要な変形を招くおそれがある。一方、重力方向と逆向きに撓ませた状態でインプリントを行うこと(即ち、支持部あるいは撓み量調整部と平板状の被加工物の裏面との接触を継続的に維持した状態でインプリントを行うこと)により当該微小振動の発生を抑制できる場合がある。
支持部1050は、前記第2の方向1090に可動であり、前記第2の保持部1040は前記第2の方向1090には可動しない構成も好ましい。例えば、支持部1050は重力の向きに平行な向きにのみ可動し、第2の保持部1040は重力の向きに直交する方向にのみ可動する構成が好ましい。
前記支持部は、重力の向き、及び重力と反対向きの方向に可動である構成にすることができる。
また、前記支持部は、既述のように、傾斜調整機構(ピボット機構)を介して被加工物を支持してもよい。
なお、被加工物を保持する第2の保持部を第1の方向1041に動かす代わりに、支持部を当該第1の方向に動かすことも可能である。
本実施形態に係る発明に適用されるモールドは、表面に凹凸パターンを有する。
このパターンは、モールド自体に凹部と凸部を形成することで実現してもよいし、プレーンなモールド上面に凸領域を構成する別部材を設けることで実現してもよい。
前者の場合は、被加工物にモールドの凹凸部が転写される。後者の場合には、被加工物に前記別部材による凹部が形成されるか、あるいは当該別部材自体が移設されることになる。
例えば、プレーンなモールド表面にインクなどで形成される所定のパターン(パターン形成材)を被加工物上面に、ハンコのように転写する場合である(ソフトインプリントと呼ばれる場合がある)。勿論、パターンを形成する材料は、インクに限らず、液体、固体、ゲル状の材料でもよい。
なお、モールドが有する凹凸パタ−ンに、離型剤を塗布した後、被加工物とモールドとを当該離型剤を介して、間接的に接触させることもできる。
モールドは、石英等のガラスや、金属、シリコンなどの材料で構成される。凹凸パターンは例えば、電子線リソグラフィーにより形成される。
被加工物は、ワークと呼ばれる場合もある。
被加工物の例としては、Si基板、GaAs基板等の半導体基板、樹脂基板、石英基板、ガラス基板などである。
また、被加工物には、これらの基板に樹脂を塗布した部材を用いることもできる。
また、これらの材料からなる基板に、薄膜を成長させたり、貼り合わせたりして形成される多層基板も使用できる。勿論、石英基板などの光透過性の基板を使用することもできる。
基板に塗布される樹脂を硬化させるためには、例えば紫外線をモールド側から当該樹脂に照射することにより行われる。光硬化性樹脂の例としては、ウレタン系やエポキシ系やアクリル系などがある。
また、フェノール樹脂やエポキシ樹脂やシリコーンやポリイミドなどの熱硬化性を有する樹脂や、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネ−ト(PC)、PET、アクリルなどの熱可塑性を有する樹脂を用いることもできる。必要に応じて加熱処理を行うことでパターンを転写する。
勿論、被加工物が樹脂を含まずに構成される場合は、加圧力のみにより、被加工物を物理的に変形させることになる。
例えば、被加工物であるウエハが自重により重力向きに撓む場合に、図1のような状態になる。なお、撓みの程度は、図においては誇張して描いている。
本実施形態に係る発明には、第2の方向に撓んでいる被加工物には勿論、撓んでいない被加工物にも適用できる。
更に、シリコンウエハなどの平板状の被加工物は、加熱工程やイオン注入工程などのプロセスを経ることによっても変形することがあり、本実施形態に係る発明は、そのような変形により撓んでいる被加工物にも適用することができる。
本実施形態に係る装置においては、平板状の被加工物の配置は、当該平板の法線の向きが、重力の向きに平行になるような配置のみならず、当該平板の法線の向きが、重力の向きに直交するような配置とすることもできる。
本実施形態に係る装置には、被加工物の重力の向きの撓み量が小さくなるように、被加工物を重力の向きと反対方向に押し上げるための撓み量調整部(図4の1055)を設けることができる。
また、本実施形態に係る装置には、被加工物のパターンが転写される面の傾斜角度を検出するための角度検出部(例えば、図8の角度検出機構6109とレーザ6110で構成される。)を付加することができる。
更にまた、本装置には、前記支持部が受ける力を荷重として検出するための荷重検出部(例えば、図9の荷重検出機構6201)を付加することができる。
更に、本装置には、前記モールド側から該被加工物までの距離を計測する距離計測部(例えば、図11の距離検出機構6401)を付加することができる。
なお、上記した本装置に付加可能な検出部等の部品については、後述する実施例で詳述している。
図5(a)から図5(d)を用いて、本実施形態に係る装置を用いて行うことができるインプリントリソグラフィーの例を示す。樹脂を光照射により硬化させる光インプリント方式を示すが、勿論、加熱により樹脂を硬化させたり、光と熱の両者を併用して硬化させることも本装置には適用可能である。
まず、図5(a)にあるように、モールド1020と被加工物1030(シリコン基板1033上に光硬化樹脂1034を塗布している。)とを対向して配置する。
必要に応じて、モールドあるいは被加工物を相対的に動かして、パターンが転写された領域の隣りに、再度転写を行っていく、いわゆるステップアンドリピートを行う。
不図示ではあるが、転写されたパターン(図5の場合は、樹脂により構成される。)をマスクとして、その下の基板をエッチングする。
なお、樹脂の粘性にも依存するが、粘性がきわめて弱い樹脂であれば、モールドが樹脂に加える圧力を十分に下げて、パターン転写が可能である。
また、本実施形態に係る発明、以降の実施形態に係る発明、及び既述のいずれかの本発明(以下、これらを纏めて本発明群という。)には、参照により以下の明細書に記載の技術が、本発明群と矛盾する要素を除いて組み込まれる。
例えば、米国特許第6,696,220号明細書、米国特許第6,719,915号明細書、米国特許第6,334,960号明細書、米国特許第5,772,905号明細書、及び米国特許出願第10/221,331号である。
例えば、米国特許出願第10/221,331号には、被加工物の支持を部分的にではなく、被加工物の裏面側の全面で行っているが、可動機構や被加工物あるいはモールド(スタンプ)保持部における保持機構などは本発明群に適用できる。
なお、本発明群におけるインプリント装置は、特にナノオーダからミクロンオーダの凹凸パターン転写に適用できる。例えば数ナノから数百ナノの間隔のパターン形成に好適に使用できる。
本発明の第2の実施形態におけるインプリント装置について説明する。
本実施形態に係る装置は、モールドが加工面側に有するパターンを用いて、被加工物に凹凸パターンを形成するインプリント装置に関する。
具体的には、該モールドを保持するための第1の保持部と、該被加工物を保持するための第2の保持部と、該第1の保持部により保持されるモールドと対向する位置で該被加工物を部分的に支持するための支持部とを備えている。
そして、該支持部が該被加工物を支持する位置が変わるように、該第2の保持部は該加工面に平行な方向に可動である。
更に、該第2の保持部に保持される該被加工物から、該支持部が離れるように、該支持部と該第2の保持部とは、該加工面に直交する方向に相対的に可動であることが特徴である。
前記実施形態1における装置においても、モールドの加工面と第2の保持部の移動方向(第1の方向)とは、実質的には平行であるため、前記実施形態1で説明した技術事項が、本実施形態に係る装置にもそのまま適用できる。
なお、前記支持部と前記被加工物とが接触するように、該支持部と該第2の保持部は、該第1の保持部とは独立して、前記加工面に直交する方向に平行な方向に相対的に動作することが好ましい。
また、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加工面に直交する方向に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記被加工物の前記支持位置に応じて、可変であることが好ましい。
勿論、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加工面に直交する方向に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記加工面に直交する方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、可変であることも好ましい。
本発明の第3の実施形態におけるインプリント装置について説明する。
本実施形態に係る装置は、モールドが有するパターンを用いて、被加工物に凹凸パターンを形成するためのインプリント装置に関する。
具体的には、該モールドを保持するための第1の保持部、該被加工物を保持するための第2の保持部、該被加工物を、該モールドと対向する位置で、部分的に支持するための支持部を備える。
そして、該被加工物を加圧する加圧軸は、該第1の保持部に保持される該モールドと該支持部とで定まる。図1の場合、加圧軸とは、被加工物を介して、モールド1020と支持部1050とが対向する方向に沿った軸ということになる。
ここで、該第2の保持部に保持される該被加工物から、該支持部が離れるように、
該支持部と該第2の保持部とが、該加圧軸に平行な方向に、相対的に可動することが本実施形態に係る装置の特徴事項である。
このような特徴事項により、被加工物の撓みによる影響を軽減し得るパターン転写装置が実現される。
なお、加圧軸を固定して、装置を構成することも好ましいものである。
即ち、第1の保持部及び支持部は、加圧軸方向に平行な方向にしか作動しない構成にすることは、数ナノから数十ナノオーダでの加工精度が求められらナノインプリントリソグラフィには好適である。
そして、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加圧軸に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記被加工物を前記支持部が支持する支持位置に応じて、可変であるのが好ましい。
また、前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加圧軸に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記加圧軸方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、可変であることが好ましい。
本発明の第4の実施形態におけるインプリント装置について説明する。
本実施形態に係るインプリント方法は、モールドが有するパターンを用いて、被加工物に凹凸パターンを形成するための加工方法に関する。
具体的には、自重により撓み得るように保持されている該被加工物を、重力の向きと反対方向に可動する支持部によって押し上げることにより、重力の向きの撓み量を小さくして、該被加工物にパターンを転写することを特徴とする。
ここで、重力の向きの撓み量を小さくするという概念には、少なくとも以下の3つの場合が含まれる。
第1の場合とは、重力向きに下向き凸に撓んでいる被加工物の撓み量を小さくして、撓み量をゼロにする、あるいはゼロに近づける場合である。第2の場合とは、重力向きに下向き凸に撓んでいる被加工物の撓み量を小さくして、撓み量ゼロの位置を越えて、重力向きとは反対に、上向き凸に撓ませる場合である。第3の場合とは、重力向きとは反対の向きに撓んでいる、即ち上向き凸の方向に撓んでいる被加工物に対して、当該上向き凸の方向への撓み量が大きくなるように、撓ませる場合である。
方向の基準として重力の向きを選んでいるが、ある方向の撓み量を小さくするという前記の概念は、下記の実施形態5に係る発明においても同様に適用される。被加工物が自重により撓んでいるそのままの状態で、インプリントして形成されるパターン転写領域内における圧力分布を均一に近づけることが可能となる。また、既述のようにステップアンドリピート方式により、被加工物に複数回のインプリントを行う場合に形成される、複数のパターン転写領域同士の形状のバラツキなども軽減することが可能となる。
前記支持部による前記被加工物の押し上げは、前記被加工物の面内領域における前記モールドと接触する箇所が、前記パターンが形成された前記モールドの加工面と平行になるように行うのが好ましい。
図6の下向き矢印は重力の向きを示している。
図6(a)に示すように、重力方向に撓むように保持されている平板状の被加工物1030の裏面を、重力と反対方向に押し上げることにより、重力方向の撓み量を小さくする。図6(b)において、破線部が自重により撓んでいる元の状態を示しており、実線部が撓み量を小さくした、換言すると、撓み量が補正あるいは調整された状態を示している。同図では、支持部1050を重力と反対向きに並進動作させることにより撓み量を小さくしている。
なお、図6(b)では、被加工物を巨視的に見た概念図を示しているにすぎず、全体としては撓み量が小さくなっていても、微視的に見た場合には、例えば被加工物の支持部1050直上の領域は、上向きに凸に撓む状況もありえる。
このように撓み量をd1からd2に小さくして、インプリントすることで、撓みの影響に起因した加圧力のばらつきを低減することができる。
d1は、第2の保持部1040により被加工物を保持した場合の重力方向の撓み量である。d2としては、例えば実質的にゼロ、即ち、前記被加工物に、自重による撓みが生じていない場合の位置で、前記被加工物を支持することが好ましい。
なお、絶対値がd1より小さければ、重力方向と反対方向に撓ませた状態(撓み量d3)でインプリントすることもできる。
また、被加工物のインプリントエリアにおける撓み量を常にd2になるように調整して(即ち、Z軸方向の加圧位置を調整して)、インプリントを行うと以下の効果がある。即ち、平板状部材の面内に、複数箇所インプリントする際の当該箇所ごとの加圧力のバラツキを抑制できる。
なお、既述の図15に記載のインプリント方法では、単一のインプリントエリア(モールドのサイズに該当)内においても、被加工物の面内方向に圧力分布が生じる場合がある。なぜなら、モールドと被加工物との最初の接触箇所を支点に、被加工物に対して回転力が生じるからである。より具体的には、支点と支点から離れた領域とでは、樹脂に加わる圧力に分布が生じる可能性があるからである。この圧力分布は、モールドの凹凸パターンが転写された樹脂の残膜厚に、ムラが生じることを意味する。すなわち、図15の構成では、モールドのサイズに対応したインプリント領域内においても、樹脂の残膜厚に差異が生じる可能性がある。ここでいう残膜厚とは、特にモールドの凹凸パターンの凸部と基板間に残存する樹脂の膜厚のことである。
なお、図6(c)に示すように、インプリントを実際に行い、直接、平板状の被加工物にパターンを転写することができる。
また、被加工物は、例えば基板上に樹脂が全面あるいは部分的に塗布されており、モールドをこの樹脂に押付けて加圧した状態で、加熱あるいは紫外線等の光照射により樹脂を硬化させてパターン転写を行うことができる。
なお、加熱あるいは、紫外線等の光照射を行っている際中にも、被加工物を保持するために、第2の保持部1040と、モールド1020(あるいはモールド保持部1000)との位置関係を制御することが望ましい。
特に、重力方向に垂直な面内方向(XY面内)における両者の相対位置を制御しながら、樹脂を硬化させることが好ましい。なぜなら、光照射等により樹脂が硬化することに伴い、モールドあるいは基板がXY面内方向の位置ズレを起こす場合があるからである。
被加工物と支持部1040との面内方向の相対位置を変える場合に、一旦、被加工物の裏面と支持部とを接触状態から非接触状態にした後、面内方向の相対位置を変えるのである。このようにすることで、例えば、被加工物と支持部との接触による被加工物の損傷や、摩擦によるゴミの発生を低減することができる。
まず、被加工物が重力方向に撓むよう保持する(S1)。
その後、撓み量を調節する(S2)。
撓み量を調整した後、当該被加工物の表面側に凹凸パターンを形成する(S3)。
以上、本実施形態におけるパターン転写方法においては、被加工物が重力方向に凸向きに撓んでいる場合について説明したが、重力方向にかかわらず、他の方向に撓んでいる被加工物に対しても、撓み量を調整する本発明の特徴事項は適用できる。
なお、前記支持部により前記被加工物を支持する支持位置に応じて、該支持部による押し上げ距離を変えることは好ましい。
重力の向き方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、該支持部による押し上げ距離を変えることは好ましい。
本発明の第5の実施形態におけるインプリント装置について説明する。
本実施形態に係る発明は、モールドが加工面側に有するパターンを用いて、被加工物に凹凸パターンを形成するインプリント方法(パターン転写方法)に関する。
具体的には、該モールドを保持するための第1の保持部と、該モールドの加工面と対向する位置に設けられる支持部との間に、被加工物を配置する。
該支持部が該被加工物に接触しないように退避した状態で、第2の保持部により保持される該被加工物を、該加工面と平行な方向に動かすことにより、パターン転写領域が定まる。
そして、該支持部と該第2の保持部を、該モールドの該加工面と直交する方向に相対的に動かすことによって、該支持部と該被加工物とを接触させる(第1の接触)。
該支持部と該被加工物とが接触するのと前後して、該モールドの該加工面と該被加工物とを接触させる(第2の接触)。
その後、該加工面に設けられている該パターンを該被加工物に転写する。
こうすることで、被加工物の撓みによる影響を低減したパターン転写方法が提供される。
また、被加工物と支持部が接触し、且つ被加工物とモールドの加工面とが接触した状態で、更に、当該3者の接触状態を維持したまま、加圧位置を決めるための位置調整を行うこともできる。例えば、被加工物が面内方向に垂直に撓んでいる状態で、該被加工物を、支持部及びモールドの加工面に接触させた後、当該撓み量が小さくなるように位置調整を行うことができる。
なお、該加工面と直交する方向に関する、該パターン転写領域の位置情報に応じて、該支持部と該第2の保持部を、該モールドの該加工面と直交する方向に相対的に動かすことによって、該支持部と該被加工物とを接触させることは好ましい形態である。
本発明の第6の実施形態におけるチップの製造方法について説明する。
本実施形態に係るチップには、光学素子が形成されている光学チップ、μ―TAS等のバイオチップ、半導体チップなどが含まれる。
具体的には、既述の実施形態1から5において説明したようにパターンを有するモールドと被加工物とを用意する。
そして、実施形態1から3に記載のいずれかの加工装置(パターン転写装置)を用いて、該被加工物に凹凸パターンを形成する。
なお、必要に応じて、被加工物に形成されたパターンをマスクに用いてエッチングやイオン注入などの処理を行うことができる。
具体的には、以下の特徴事項を有する加圧加工装置と加圧加工方法である。
即ち、モールドをワークに対して加圧するモールド加圧部(モールド保持部あるいは第1の保持部も同義である。)と、前記ワークを挟んで前記モールドと反対位置に配置されたワーク加圧部(支持部)を備える。
そして、これらによって、前記ワークを加圧し、前記モールドの加工面に形成されたパターンを前記ワークに転写する加圧加工装置である。モールドをワーク方向に移動させて加圧する為の加圧機構と、ワークを面内方向に移動させるための移動機構と、これらの機構とは別に、更に加圧位置が移動可能な加圧位置移動機構を有することが特徴である。これらの機構を用いて、ワーク加圧部を加圧軸方向に移動させて加圧位置を調整して加圧加工を行う。こすることで、ワークの自重による撓みの影響が少なく、加圧軸の移動しない、精度の良い加工装置及び加工方法が提供できる。
また、加圧位置を調整する際に、ワーク面の角度、ワーク面との距離、ワーク加圧部にかかる荷重、モーメント力などを検出する機構を設け、これらの検出信号やワーク上の被加工物の位置から加圧位置を調整することは好ましい形態である。
また、前記検出を行う代わりに、ワーク表面における加工領域の位置(被加工物の面内方向の位置)に基づく演算結果から加圧位置を調整することもできる。
更にまた、各部品や被加工物の撓みや変形などによる加圧中の加圧位置の変化を考慮して、前記加工領域の位置を補正する構成を採用することもできる。
[実施例1]
実施例1においては、本発明を適用して加圧加工装置を構成した。なお、加圧加工装置はパターン転写装置、あるいはインプリントリソグラフィー装置と同義である。
図8に、本実施例の加圧加工装置の構成を示す。
図8において、6100は筐体、6101はワーク保持部、6102は加圧位置移動機構、6103はワーク支持部、6104はxy移動機構、6105はワークである。
また、6106は加圧機構、6107はモールド保持部、6108はモールド、6109は角度検出機構、6110はレーザである。
また、6111は、露光量制御回路、6112は加圧制御回路、6113は加圧位置検出回路、6114は位置制御回路(被加工物の面内方向の位置を制御するための回路である。)、6115は加圧位置制御回路、6116はプロセス制御回路である。
図8に示すように、モールド6108とワーク6105(Siウエハ上に光硬化樹脂がコートされている。)が対向して配置されている。
モールド6108は、モールド保持部6107を介して加圧機構6106に接続されており、ワーク6105はxy移動機構6104を介してワーク保持部6101に保持されている。
ワーク支持部6103は、ワーク6105を挟み、モールド6108と反対側に配置され、且つ加圧位置移動機構6102に接続されている。
xy移動機構6104が取り付けられているワーク保持部6101、加圧位置移動機構6102、加圧機構6106は、筐体6100を介して接続されている。この筐体6100のモールド6108の裏面側にあたる部分には、UV光源6117が取り付けられている。
角度検出機構6109は、レーザ6110からの出射光が、ワーク6105上の被加工部中央あるいはその付近(モールドによりパターンが形成される領域あるいはその付近)で反射する光(反射光)を検出する。
露光量制御回路6111は、UV光源6117を制御して露光を行う。
加圧制御回路6112は、加圧機構6106を制御して、モールド6108とワーク6105を加圧する。
加圧位置検出回路6113は、角度検出機構6109の検出信号からワーク6105上の被加工部(パターン転写領域)の角度を検出する。
位置制御回路6114は、xy移動機構6104を制御し、ワーク面内方向(図中xy方向)の位置を制御する。加圧位置制御回路6115は加圧方向(図中z方向)に加圧位置移動機構6102を移動させてワーク支持部6103を上下させ、加圧位置を調整する。
まず、ワーク支持部6103をワーク6105から十分に退避させてから、ワーク6105を所望の被加工部(パターン転写エリア)まで移動させる。
次に、ワーク支持部6103をワーク6105に接触させてから、ワーク6105上の被加工部の角度が、モールド6108と平行になるまで押し上げ、加圧位置とする。
次に、モールド6108を押し付け、UV光を照射しワーク6105上の光硬化樹脂を硬化させた後、ワーク6105からモールド6108を剥離することで、モールド6108表面の凹凸パターンをワーク6105に転写する。
例えば、加圧位置移動機構6102を移動しない固定の加圧機構とし、ワーク保持部6101を筐体6100に対して上下動自在に移動できる機構とすることで、加圧位置を調整するようにしても良い。
また、各部材のたわみなどによる加圧中の加圧位置の変化を考慮して、前述のワーク6105とモールド6108の被加工部が平行になる位置からの変化量を差し引いて加圧位置とするなどして、適宜補正をかける方法も有効である。
また、ワーク6105の自重変形が加圧力に与える影響が十分に小さい場合は、ワーク6105に自重変形が生じない場合の位置を加圧位置としても良い。
また、自重によるワーク6105のたわみの影響は加工位置(被加工物の面内方向の位置)によって異なるが、これの補正結果を直接計測可能であるため、加圧方向の加工精度が特に要求される場合や、加圧力が小さい場合などにも好適である。
また、加圧位置を検出する機構は、本実施例に限定されるものではない。例えば図11に示すように、被加工部の周囲を距離検出機構6401で計測するなど他の検出方法も適用可能である。なお、図11におけるその他の機構等は本実施例と共通する。
そのため、光露光装置を用いた加工では問題とならない加圧力が生じる場合があることである。
なお、既述の非特許文献2による加圧加工方法を用いて加工する場合には、モールドやワークに加圧力を伝えるための加圧部材であるステージの稼動部や、装置全体に対する加圧軸の位置が変化して、これらに対して偏加重が生じる場合がある。
これにより、各部材が変形して、加圧力の分布に偏りが生じたり、位置誤差が生じて加工精度が低下することが懸念される。その対策として、各部材の剛性を上げた場合には、重量増による動特性の低下や、装置の大型化を招くことになる。本実施例では、加圧軸は固定されており、上記課題を軽減できる。
そのため、位置決め精度の確保に困難が生じる。
これらの値は拘束点、支持点が少なくなるにしたがって増大し、これらを弾性体で持ち上げるとすれば、ワークの表面とモールドの加工面の平行を保つための加重の制御性が著しく低下することとなる。
本実施例によれば、ワークの自重によるたわみの影響を抑制することができ、ワーク上の加工位置を変化させても、加圧力の変化が小さく、高精度の位置決めを実現することができる。
実施例2においては、本発明を適用して実施例1とは異なる形態の加圧加工装置を構成した。
実施例1との共通部分についての説明は省略し、差異についてのみ説明する。図9に、本実施例の加圧加工装置の構成を示す。
図9において、6201は荷重検出機構、6202はヒータである。
実施例1との基本的な違いは、図9に示されるように、荷重検出機構6201を用いて加圧位置を検出することと、モールド保持部6107と加圧機構6106との間にヒータ6202を配置したことである。また、ワーク6105表面には、UV硬化樹脂に代わって熱可塑性樹脂が塗布されている。
本実施例においては、加圧位置を検出するために荷重検出機構6201を用いて荷重値を検出する。ワーク6105は自重変形によって撓んでいるため、実施例1と同様にワーク6105上の被加工部の角度がモールド6108と平行になる時の荷重値はワーク6105上の被加工部の位置により異なる。
このため、ワーク6105の位置に応じた荷重値を計算し、この値になるように加圧位置移動機構6102を制御する。
この計算方法は、ワーク6105の支持方式により、解析解の存在するものであればそれを用いてもよいし、あるいは、有限要素法等による数値計算結果に近似式を当てはめてもよい。
また、実施例1と同様に、各部材のたわみなどによる加圧中の加圧位置の変化を考慮して、前述のワーク6105とモールド6108の被加工部が平行になる位置から変化量を差し引いて加圧位置とするなどして適宜補正をかける方法も有効である。
また、加圧位置を検出する機構は、本実施例の方法には限らない。例えば荷重検出機構6201の代わりに、他分力計を用いてモーメント力を検出するなど他の検出方法も適用可能である。
本実施例によれば、加圧軸中に荷重検出機構6201を設けることで、実装がコンパクトになり、加圧力の検出も同時に可能であることから、装置の小型化とコスト低減に有効である。
実施例3においては、本発明を適用して上記各実施例とは異なる形態の加圧加工装置を構成した。実施例1及び実施例2との共通部分についての説明は省略し、差異についてのみ説明する。
図10に、本実施例の加圧加工装置の構成を示す。
図10において、6301は加圧位置演算回路である。
図10に示されるように、実施例2との違いは荷重検出機構6201を用いずに、加圧位置演算回路6301を用いて、演算により加圧位置を決めるように構成したことである。
本実施例においては、ワーク6105上の被加工部の位置に応じた加圧位置を演算し、この位置に加圧位置移動機構6102を制御する。
この計算方法は、ワーク6105の支持方式により、解析解の存在するものであればそれを用いればよいし、有限要素法等による数値計算結果に近似式を当てはめてもよい。また、より精密な加工のためには事前に実測を行いこの値を用いる方法も有効である。
また、ワーク6105の自重変形が加圧力に与える影響が十分に小さい場合はワーク6105に自重変形が生じない場合の位置を加圧位置としても良い。
本実施例によれば、加工時にワーク6105に対する計測を行わないため、実施例1、2と比較して精度は低下する場合があるが、機構が簡略化できるため、特に低コストの装置には好適である。
また、加圧位置の検出プロセスを省いたことにより、制御が高速化され特に高スループットの装置に好適である。
図12〜図14は、モールドとワークが接触する状態を拡大して示したものである。
図12に、モールド6108を、モールド保持部6107、ワーク6105、ワーク支持部6103よりも小さいサイズで構成した例を示す。
図12の構成は、加工部分のサイズに変更があっても、モールドの大きささえ適宜変えればよく、このような変更が多い場合には好適である。
ただし、モールドやワークが非常にもろい場合、またはモールドとウエハが薄く、加工力が大きい場合などには以下に説明する状況が生じる場合もある。
また、特にモールドとウエハが厚さが1mm以下と薄く、加工力が大きい場合などには 、モールドとワークの接触面に、前述の加工力の集中による不均一性がほぼそのまま反映され、加工深さの不均一性を招くことがある。
このような状況が生じた場合には、例えば図13に示すように、モールド6108より小さい面でモールドに接するモールド保持部6107とすることで、加工力が集中する部分を減らし状況を改善できる。ワーク支持部6103を小さくしても同様の効果が得られる。さらに両加圧部材(具体的には、モールド保持部6107とワーク支持部6103)の面が対称であれば、より望ましい。
例えば、図14に示す構成例では、両加圧部材が、加工軸1406と直交する断面形状が一定の柱状部材(6103、6107)とし、且つそれらがモールドあるいはワークと接する面を対称な形状とした。
従って、特に、モールドとワークの厚さが薄く、比較的大きな加工力を用いてパターン転写を行う場合には、図14の構成は有効である。
なお、このような構成は、上記した他の各実施例にも適用可能である。また、加圧部材を光透過性とすることで実施例1のように光照射を行うこともできる。
1020:モールド
1030:被加工物
1031:被加工物の裏面側
1033:シリコン基板
1034:光硬化樹脂
1040:第2の保持部
1041:第1の方向
1049:押えつけ部
1050:支持部
1055:撓み量調整部
1090:第2の方向
3000:モールド保持部
3001:溝
5001:UV光
5002:残膜
6100:筐体
6101:ワーク保持部
6102:加圧位置移動機構
6103:ワーク支持部
6104:xy移動機構
6105:ワーク(被加工物)
6106:加圧機構
6107:モールド保持部
6108:モールド
6109:角度検出機構
6110:レーザ
6111:露光量制御回路
6112:加圧制御回路
6113:加圧位置検出回路
6114:位置制御回路
6115:加圧位置制御回路
6116:プロセス制御回路
6117:UV光源
6201:荷重検出機構
6202:ヒータ
6301:加圧位置演算回路
6401:距離検出機構
Claims (39)
- モールドが有するパターンを用いて、被加工物または該被加工物上のパターン形成材に凹凸パターンを形成するインプリント装置であって、
前記モールドを保持するための第1の保持部と、
前記被加工物を保持するための第2の保持部と、
前記第1の保持部により保持される前記モールドと対向する位置で、前記被加工物を部分的に支持するための支持部とを備え、
前記第2の保持部は、第1の軸方向と第2の軸方向とに可動であると共に、該第2の保持部は、前記支持部が前記被加工物を支持する位置が変わるように、前記第1及び第2の軸により規定される平面に平行な方向に可動であり、且つ
前記支持部は、前記被加工物から該支持部が離れるように、前記第1の保持部とは独立して、前記平面に直交する方向に可動であると共に、
前記支持部は、前記被加工物を支持するために前記平面に直交する方向に可動であることを特徴とするインプリント装置。 - 前記支持部によって前記被加工物が部分的に支持されている状態で、前記被加工物と前記モールドが有する前記パターンとの距離が短くなるように動作することを特徴とする請求項1に記載のインプリント装置。
- 前記被加工物または該被加工物上のパターン形成材と、前記モールドが有する前記パターンとを接触させた状態で、該被加工物と前記支持部との距離が短くなる動作を行うことを特徴とする請求項1に記載のインプリント装置。
- 前記第2の保持部は、前記平面に直交する方向に可動しないことを特徴とする請求項1あるいは3のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記支持部は、前記平面に直交する方向である重力の向き、及び重力と反対向きの方向に可動であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記支持部は、ピボット機構を介して前記被加工物を支持することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記第2の保持部は、前記被加工物が、前記平面に垂直な方向に撓むように保持することを特徴とする請求項1から3、5または6のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記第2の保持部は、平板状の前記被加工物の面内中央領域と接触しないように、該被加工物の周辺領域を保持することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記支持部を、前記平面に直交する方向に相対的に動かすことにより、前記被加工物の撓み量を調整することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記被加工物の重力の向きの撓み量が小さくなるように、該被加工物を重力の向きと反対方向に押し上げるための撓み量調整部が設けられていることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記被加工物表面であって、前記モールドの凹凸パターンが転写される面側の傾斜角を検出するための角度検出部、または前記支持部が受ける力を荷重として検出するための荷重検出部、または前記モールド側から該被加工物までの距離を計測する距離計測部のいずれかを少なくとも有することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記第1の保持部の前記モールドと接する面と、前記支持部の前記被加工物と接する面の少なくとも一方の面積が、前記モールドの加工面と前記被加工物のパターン形成面の面積以下であることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記第1の保持部の前記モールドと接する面と、前記支持部の前記被加工物と接する面とが、面対称の関係にあることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記支持部と前記被加工物とが接触するように、該支持部と該第2の保持部は、前記第1の保持部とは独立して、前記平面に直交する方向に相対的に動作することを特徴とする請求項1から3、及び5から13のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記支持部と前記第2の保持部とが、前記平面に直交する方向に相対的に動作する動作距離は、前記被加工物の前記支持位置に応じて、可変であることを特徴とする請求項14に記載のインプリント装置。
- 前記支持部と前記第2の保持部とが、前記平面に直交する方向に相対的に動作する動作距離は、前記平面に直交する方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、可変であることを特徴とする請求項14に記載のインプリント装置。
- モールドが加工面側に有するパターンを用いて、被加工物または該被加工物上のパターン形成材に凹凸パターンを形成するインプリント装置であって、
前記モールドを保持するための第1の保持部と、
前記被加工物を保持するための第2の保持部と、
前記第1の保持部により保持されるモールドと対向する位置で、前記被加工物を部分的に支持するための支持部とを備え、
前記第2の保持部は、第1の軸方向と第2の軸方向とに可動であると共に、該第2の保持部は、前記支持部が前記被加工物を支持する位置が変わるように、前記第1及び第2の軸により規定される平面に平行な方向である、前記加工面に平行な方向に可動であり、且つ
前記支持部は、前記被加工物から該支持部が離れるように、前記第1の保持部とは独立して、前記加工面に直交する方向に可動であると共に、
前記支持部は、前記被加工物を支持するために前記加工面に直交する方向に可動であることを特徴とするインプリント装置。 - 前記支持部と前記被加工物とが接触するように、該支持部と該第2の保持部は、該第1の保持部とは独立して、前記加工面に直交する方向に平行な方向に相対的に動作することを特徴とする請求項17に記載のインプリント装置。
- 前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加工面に直交する方向に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記被加工物の前記支持位置に応じて、可変であることを特徴とする請求項18に記載のインプリント装置。
- 前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加工面に直交する方向に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記加工面に直交する方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、可変であることを特徴とする請求項18に記載のインプリント装置。
- モールドが有するパターンを用いて、被加工物または該被加工物上のパターン形成材に凹凸パターンを形成するためのインプリント装置であって、
前記モールドを保持するための第1の保持部と、
前記該被加工物を保持するための第2の保持部と、
前記被加工物を、前記モールドと対向する位置で、部分的に支持するための支持部とを備え、
前記第1の保持部に保持される前記モールドと前記支持部とで、前記被加工物を加圧する加圧軸が定まり、
前記第2の保持部は、第1の軸方向と第2の軸方向とに可動であると共に、該第2の保持部は、前記支持部が前記被加工物を支持する位置が変わるように、前記第1及び第2の軸により規定される平面に平行な方向に可動であり、且つ
前記支持部は、前記被加工物から該支持部が離れるように、前記第1の保持部とは独立して、前記平面に直交する方向であって且つ前記加圧軸に平行な方向に可動であることを特徴とするインプリント装置。 - 前記支持部と前記被加工物とが接触するように、該支持部と前記第2の保持部は、該第1の保持部とは独立して、前記加圧軸に平行な方向に相対的に動作することを特徴とする請求項21に記載のインプリント装置。
- 前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加圧軸に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記被加工物を前記支持部が支持する支持位置に応じて、可変であることを特徴とする請求項22に記載のインプリント装置。
- 前記支持部と前記第2の保持部とが、前記加圧軸に平行な方向に相対的に動作する動作距離は、前記加圧軸方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、可変であることを特徴とする請求項22に記載のインプリント装置。
- モールドが有するパターンを用いて、被加工物または該被加工物上のパターン形成材に凹凸パターンを形成するインプリント方法であって、
前記被加工物または該被加工物上のパターン形成材と、モールドとが非接触の状態で、自重により撓み得るように保持されている該被加工物を、重力向きの撓み量が小さくなるように、重力の向きと反対方向に可動する支持部によって押し上げ、 前記被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材に凹凸パターンを形成することを特徴とするインプリント方法。 - 前記支持部による前記被加工物の押し上げは、前記被加工物の面内領域における前記モールドと接触する箇所が、前記パターンが形成された前記モールドの加工面と平行になるように行うことを特徴とする請求項25に記載のインプリント方法。
- 前記支持部により前記被加工物を支持する支持位置に応じて、該支持部による押し上げ距離を変えることを特徴とする請求項25に記載のインプリント方法。
- 重力の向き方向に関する前記被加工物の位置情報に応じて、該支持部による押し上げ距離を変えることを特徴とする請求項25に記載のインプリント方法。
- モールドが加工面に有するパターンを用いて、被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材に凹凸パターンを形成するインプリント方法であって、
前記モールドを保持するための第1の保持部と、該モールドの加工面と対向する位置に設けられる支持部との間に、被加工物を配置する工程、
前記支持部が前記被加工物に接触しないように退避した状態で、第2の保持部により保持される該被加工物を、前記加工面と平行な方向に動かしてパターン転写領域を定めて、前記加工面と直交する方向に関する、前記パターン転写領域の位置情報に応じて、前記第1の保持部とは独立して動作する前記支持部を、前記モールドの前記加工面と直交する方向に動かすことによって、該支持部と前記被加工物とを接触させる工程、及び
前記モールドの前記加工面と前記被加工物との距離を縮め、該加工面に設けられている該パターンを用いて、該被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材に凹凸パターンを形成することを特徴とするインプリント方法。 - 前記支持部と前記被加工物とを接触させて加圧位置を調整した後、調整された加圧位置において、該モールドの該加工面と該被加工物とを接触させることを特徴とする請求項29に記載のインプリント方法。
- 前記モールドの前記加工面と前記被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材とを接触させた後、前記支持部と前記被加工物とを接触させることを特徴とする請求項29に記載のインプリント方法。
- チップの製造方法であって、
パターンを有するモールドを用意し、
被加工物または該被加工物上にパターン形成材が設けられている部材を用意し、
請求項1から24のいずれか1項に記載のインプリント装置を用いて、前記被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材に凹凸パターンを形成することを特徴とするチップの製造方法。 - 前記被加工物または該被加工物上の前記パターン形成材に形成されている凹凸パターンをマスクとして利用することを特徴とする請求項32に記載のチップの製造方法。
- 前記被加工物は、光硬化性、熱硬化性あるいは熱可塑性の樹脂を有する基板であり、該樹脂と前記モールドの前記パターンとを接触させて、パターンを形成することを特徴とする請求項32に記載のチップの製造方法。
- 前記パターン形成材は、光硬化性、熱硬化性あるいは熱可塑性を有する樹脂であることを特徴とする請求項32に記載のチップの製造方法。
- 前記被加工物の自重による撓みが小さくなるように、前記支持部によって前記被加工物を押し上げることを特徴とする請求項1から24のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記被加工物が、重力と反対向きの上向き凸状になるように、前記支持部によって前記被加工物を押し上げることを特徴とする請求項1から24のいずれか1項に記載のインプリント装置。
- 前記支持部によって、前記被加工物を押し上げた状態で、前記被加工物上のパターン形成材に前記モールドのパターンを反映させて前記パターン形成材を硬化させる際に、前記重力方向に直交するx軸とy軸とで規定される平面に平行な方向に関する前記被加工物の位置を制御しながら、該パターン形成材を硬化させることを特徴とする請求項25記載のインプリント方法。
- 前記パターン形成材は、光硬化性、熱硬化性あるいは熱可塑性を有する樹脂を含み構成されていることを特徴とする請求項38に記載のインプリント方法。
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