JP4827513B2

JP4827513B2 - 加工方法

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Publication number: JP4827513B2
Application number: JP2005356643A
Authority: JP
Inventors: 俊伸時田; 裕久太田; 英悟川上; 和之春見
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: US7807065B2; JP2007165400A; US20070132157A1

Description

本発明は、一般には、加工方法に係り、特に、原版のパターンをレジストが塗布された基板に転写する加工方法に関する。本発明は、例えば、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏ−ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）、フォトニック結晶、光学素子などを製造する微細加工のための、光硬化型ナノインプリントを利用する加工方法に好適である。

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原版（「モールド」又は「テンプレート」ともいう。）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、特許文献１を参照のこと）。光硬化法は、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂をレジストに透明な原版で押し付けた状態で感光、硬化させてから原版を剥離する方法である。

その他の従来技術としては特許文献２乃至４がある。
米国特許第６３３４９６０号明細書特開平１１−０７４１９０号公報特開平１０−３１２９５７号公報特開２０００−１３７３１９号公報

しかし、従来の光硬化法は、所望のパターンの転写精度が得られないという問題があった。光硬化法では一般に原版はＵＶ光透過性の石英から構成されており、この石英は高剛性材料である。ＵＶ硬化樹脂は液体から固体にＵＶ硬化する過程で、例えば、７％程度から１０％程度の体積収縮を起こすことが知られている。ところが、原版は高剛性材料であるため体積収縮は無視できる。このため、本発明者は、原版をＵＶ硬化樹脂に押し付けてＵＶ光を照射した場合、原版の剛性、更には、ＵＶ硬化樹脂の表面張力のせいでＵＶ硬化樹脂の体積収縮率が場所によって異なることを発見した。換言すれば、単純に原版のパターンを全体的に７％程度から１０％程度大きくしても、場所によって収縮率が異なる（歪んで収縮する）ため、所望のパターンが得られない。

また、半導体デバイスの製造において、熱処理などのプロセスを経たウェハはその大きさが変化している。このため、特許文献２乃至４に開示されているように、パターン転写の際に温度や荷重を利用してウェハの倍率に応じた補正を原版に施す必要がある（かかる補正はしばしば「倍率補正」と呼ばれる）。倍率補正は体積収縮の場合とは異なり、原版全体（又は基板全体）に一様になされる補正である。しかし、原版が高剛性であるため、倍率補正は大きな荷重と大きな温度変化を必要とし、これらは原版の変形をもたらし、パターン転写精度を低下させる。また、大きなレンジの加重制御や温度制御機構を用いると、装置の複雑化、大型化、コストアップ、スループットの低下などの問題も発生する。

そこで、本発明は、光硬化型ナノインプリントを利用して高精度なパターン転写を簡単かつ経済性良く実現する加工法を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての加工方法は原版としてのドータを基板上のレジストに押し付けると共に前記ドータ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して前記ドータのパターンを前記レジストに転写する加工装置を利用した加工方法であって、前記基板とは異なる基板上のレジストにマスタを押し付けて前記ドータを作成するに際して、第１のレンジの倍率補正を行うステップと、前記ドータのパターンを前記基板上のレジストに転写するに際して、前記第１のレンジよりも小さい第２のレンジの倍率補正を前記加工装置で行うステップ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、上述の加工方法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、光硬化型ナノインプリントを利用して高精度なパターン転写を簡単かつ経済性良く実現する加工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ＵＶ硬化型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、光硬化手段（１１０、１２０）と、原版Ｍと、原版駆動部１３０と、倍率補正機構１４０と、ウェハ（基板）Ｗと、ウェハ駆動部１６０と、アライメント機構１７０とを有する。

光硬化手段は、原版Ｍを介してレジストＲに紫外線を照射してＵＶ硬化樹脂（レジスト）Ｒを硬化する手段であり、光源部１１０と照明光学系１２０とを有する。

光源部１１０は、紫外光を発生する（ｉ線、ｇ線などの）ハロゲンランプなどの光源と、光源からの光を集光する楕円鏡を有する。

照明光学系１２０は、紫外線硬化樹脂としてのレジストＲを露光し、硬化する照明光を整えてレジスト面に照射するレンズ、アパーチャなどを含む。アパーチャは画角や外周遮光制御に使用される。画角制御によって所望のショットのみを照明することができ、外周遮光制御によって紫外光がウェハＷの外形を超えて照射されることを制限する。照明光学系１２０は、必要があれば原版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。アパーチャが範囲を規定した光は、結像系と原版Ｍを介してレジストＲへと導かれる。

原版Ｍは、転写すべき微細構造が形成されており、レジストＲを硬化するための紫外光を透過するため、透明な材料で作成される。本実施例では原版Ｍは石英から構成される。原版Ｍは、図示しない原版搬送手段によって搬送される。原版搬送手段は、例えば、原版搬送用ロボットを含む。ロボットは、真空吸着によりハンドに原版Ｍを保持して搬送を行う。

レジストＲは、紫外線照射によって硬化する時、数％から１０％程度の体積収縮があり、パターン転写精度が低下するという問題がある。ところが、原版をＵＶ硬化樹脂に押し付けてＵＶ光を照射した場合、原版の高剛性、更には、ＵＶ硬化樹脂の表面張力から体積収縮率が一様ではない。本発明者らは、体積収縮が発生する箇所を検討した結果、図２（ａ）に示す凹部Ｍ１と凸部Ｍ２を有する原版Ｍを使用すると、レジストＲは硬化後に、点線で示すように、収縮することを発見した。即ち、同図に示すように、（１）レジストＲの凸部全体Ｒ１、（２）レジストＲの凸部根元Ｒ２、（３）レジストＲの凸部上部（又は高さ方向）Ｒ３で体積収縮が顕著である。また、原版Ｍが高剛性材料（石英）から構成されているため、レジストＲの凹部Ｒ４の体積収縮は無視できる。ここで、図２（ａ）は、転写すべきパターン寸法を単に反転させたパターンを有する原版Ｍの概略部分断面図である。

レジストＲの凸部全体Ｒ１の体積収縮は、ＵＶ硬化に伴う一般的な体積収縮である。レジストＲの体積収縮率と転写パターンのサイズから原版Ｍの凹凸の幅、奥行き、高さのサイズを決定する。図２（ｂ）に示すように、原版Ｍの凹部の幅Ｌ_１、奥行きＬ_２、高さＨ_１として，レジストＲの体積収縮率ａとする。ここで、図２（ｂ）は、レジストＲの凸部全体Ｒ１の体積収縮に対処するためにパターン寸法を変更した原版Ｍの概略部分断面図である。レジストＲの種類によって体積収縮方向が決まり、ここでは一様に収縮すると仮定する。収縮後のレジスト凸部Ｒ１の幅Ｌ_３、奥行きＬ_４、高さＨ_２は、以下のようになる。尚、この幅、奥行き、高さのいずれか一つ、又はすべてを「寸法」と言うこととする。

従って、原版Ｍの凹部Ｍ１の大きさは、所望の大きさ／（１−ａ）^１／３となるように設計する。図２（ｂ）においては、点線で示す収縮後の幅Ｌ_３、奥行きＬ_４、高さＨ_２が所望のものになるように原版Ｍの凹部Ｍ１の寸法が決定される。原版Ｍの凸部Ｍ２は凹部Ｍ１の幅、奥行き、高さを大きくした分だけ小さくする。従って、原版Ｍ全体の大きさは変化せず、体積収縮率に合わせて原版Ｍの全体を大きくする場合とは異なる。例えば、レジストＲの体積収縮率を１０％とし、所望の幅を４５ｎｍとすると、原版Ｍの凹部Ｍ１は４５．８ｎｍの幅で製作すればよい。

なお、体積収縮率及びその収縮方向はレジストＲやＵＶ照射条件（照射強度と照射時間）によって異なる。例えば、同じＵＶ照射量でも、強い光を短時間照射した方が弱い光を長時間照射するよりも体積収縮が大きくなる。従って、予めレジストＲの体積収縮率とＵＶ照射条件との関係を数式又はテーブル化し、それから原版Ｍの設計パターンデータに反映させることが好ましい。

レジストＲの凸部根元Ｒ２の体積収縮は、ＵＶ硬化樹脂の硬化に伴う応力集中に起因する。この結果、根元Ｒ２は、くびれやすく、パターン倒れなどの欠陥の原因となる。これに対処するために、図２（ｃ）に示すように、原版Ｍの凸部Ｍ２の角部を面取り部Ｍ３を設ける。面取り形状は丸みでもテーパーでもよい。これにより、図２（ｃ）の点線で示すように、収縮後のくびれは消え、レジストＲの体積収縮と相殺したパターニングが可能となる。ここで、図２（ｃ）は、レジストＲの凸部根元Ｒ２の体積収縮に対処するために図２（ｂ）に示す凸部Ｍ１の角部に面取り部Ｍ３を設けた原版Ｍの概略部分断面図である。この面取り部は、図２（ｃ）においてはＲ（曲率）をつけるように形成したが、断面が１つの直線になるように形成しても構わないし、勿論複数の直線で形成されるような形状をしていても構わない。

レジストＲの凸部上部（又は高さ方向）Ｒ３の体積収縮は、高さ方向の収縮が顕著になり易い。すると高さ方向が低くなり、幅方向や奥行き方向とのアスペクト比が小さくなってしまう。これに対処するために、レジストＲに作用する毛細管現象の効果を凹部Ｍ１の底部に近いほど大きくする手段を設ける。かかる手段は、例えば、図２（ｄ）に示すように、凹部Ｍ１を開口部から底部に向けて形成したテーパー形状である。これにより、底部に近い部分の毛細管現象の効果を高め、原版Ｍとの密着を大きくし、高さ方向のレジストＲの体積収縮を抑えることができる。また、かかる手段は、図２（ｅ）に示すように、凹部Ｍ１の底部に形成された窪み（調整しろ）Ｍ４であってもよい。体積収縮の調整しろを設けた三次元構造は、レジストＲ硬化前の状態で毛細管現象の効果を高め、高さ方向の体積収縮を抑える。ここで、図２（ｄ）及び図２（ｅ）は、レジストＲの上部（又は高さ方向）Ｒ３の体積収縮に対処するために、毛細管現象の促進手段を有する原版Ｍの概略部分断面図である。

以上の図２（ｃ）乃至図２（ｅ）に示した原版Ｍの形状は、原版Ｍの凹部の奥行き方向に進むに連れて、その奥行き方向と垂直な断面における凹部の断面積が漸減するという点で共通の特徴を有している。ここで言う「漸減」とは、必ずしも常に減り続けている必要は無く、増えていなければ構わないという意味である。尚、図２（ｂ）乃至図２（ｅ）に示す原版Ｍの凹部Ｍ１の寸法及び形状変更は、単独でも組み合わせても効果がある。

原版駆動部１３０は、原版Ｍを装置１００に保持するための原版チャック１３２と、原版Ｍを位置決めする原版ステージ（インプリント機構部）１３４と、原版ステージ１３４を保持する原版ベース１３６とを有する。原版ステージ１３４は、原版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機能する。原版ステージ１３４は、上下動作をさせるだけでなく原版転写面とウェハＷとが密着するように（平行度を合わせるための）姿勢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。

倍率補正機構１４０は、圧力制御された圧縮空気で作動するエアシリンダを用いて原版Ｍを外周方向から加圧し、原版チャック１３２に搭載されている。エアシリンダの代わりに又はそれと共に倍率補正機構１４０は、原版Ｍを加熱冷却する温度制御手段であってもよい。後述するように、かかる荷重機構の倍率補正レンジは１０ｐｐｍ程度である。倍率補正機構１４０は、ウェハＷは熱処理などのプロセスを経ることによる倍率変化に対して原版Ｍに負荷を加えて倍率補正を施す。倍率補正には、一般には、例えば、２００ｐｐｍのレンジが必要である。

かかるレンジを石英原版Ｍの外周に加えた荷重や、温度制御による膨張収縮により達成しようとする場合について考える。原版Ｍの周囲に荷重を与える場合、石英のヤング率を７４Ｇｐａ、荷重を与える断面積を１０ｍｍ×３５ｍｍ、倍率補正量を１ｐｐｍとすると、ヤングの式σ＝Ｅεより、必要な荷重Ｆ＝ＡＥεは１ｐｐｍの補正当たり２５．９Ｎとなる。ここで、Ａ＝１０ｍｍ×３５ｍｍ、Ｅ＝７４ＧＰａ、ε＝１×１０^−６である。このため、２００ｐｐｍの倍率補正を行うためには５１８０Ｎの荷重が必要となる。かかる荷重を原版に与えることは、原版自身に面外変形、即ち、パターン面の平面度を低下させることになり、ひいてはパターンニング精度の低下を引き起こしかねない。温度制御の場合，膨張係数が５〜６／℃なので１ｐｐｍの倍率補正に約２℃の温度制御レンジが必要になる。この方法で２００ｐｐｍの倍率補正を行うためには約４００℃の温度制御レンジが必要となる。これだけのレンジを温度制御すると温度制御は応答性が低く、スループット、デバイスの生産性が低下する。また、装置本体が大型且つ複雑になり、温度による材料の改質など他の課題が発生する。即ち、大きなレンジの倍率補正を倍率補正機構１５０が原版Ｍに対して行うことは困難である。

本実施例は、原版Ｍのパターン転写時とは異なる段階で、例えば、１０ｐｐｍ以上の大きなレンジの倍率補正を行い、原版Ｍのパターン転写時には、例えば、１０ｐｐｍ以下の小さいレンジの倍率補正をナノインプリント装置１００で行う。かかる倍率補正の具体的内容については後述する。

ウェハＷは、原版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Ｗには図示しないレジスト供給手段によってレジストＲが塗布される。

図示しないレジスト供給手段は、図示しないタンクと、図示しないノズルと、図示しないバルブと、図示しない供給量制御部とを有する。タンクは、紫外線照射前、つまり硬化前のレジストＲを保持する。ノズルは、タンクに接続され、ウェハＷ面にレジストＲを滴下する。バルブは、ノズルからレジストＲを滴下するか停止するかを切り替える。供給量制御部は、レジストＲの必要な供給量を算出し、かかる算出結果に基づいてノズルから供給されるレジストＲの供給量を制御する。例えば、供給量制御部は、ウェハステージ１６４の座標位置から原版ＭとウェハＷとが対向している面積を求め、その面積と原版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ＲがウェハＷからこぼれてウェハチャック１６２やウェハＹステージ１６４を汚染することを防止する（少なくとも汚染を抑制する）ことができる。

ウェハ駆動部１６０は、ウェハＷを保持するウェハチャック１６２と、ウェハチャック１６２の位置、姿勢調整するためのウェハステージ１６４とを含む。ウェハステージ１６４は、ＸＹＺと各軸まわりのωｘ，ωｙ，θの合計６軸有することが好ましく、ウェハＷ全面を転写可能としている。ウェハステージ１６４は、高精密な位置決めも可能であり、微細なパターンの重ね合せを達成している。また、ウェハステージ１６４は、位置決めだけではなく、ウェハＷの表面の姿勢を調整する手段も有しており、ウェハＷの表面の姿勢を調整する役割を有する。

アライメント機構１７０は、アライメントスコープ１７２と、アライメントステージ１７４と、オフアクシススコープ（ＯＡＳ）１７６と、基準マーク１７８ａを搭載する基準マーク台１７８とを有する。

アライメントスコープ１７２は、原版ＭとウェハＷのショットとの位置合わせを行う自動調節スコープ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＡｄｊｕｓｔｍｅｎｔＳｃｏｐｅ：ＡＡＳ）である。アライメントスコープ１７２は、原版Ｍ上のマークと、基準マーク１７８ａの位置を原版Ｍ越しに検出する。アライメントステージ１７４は、アライメントスコープ１７２を搭載し、アライメントスコープ１７２からの光軸が原版Ｍ上のアライメントマーク位置に来るように駆動し、原版ベース１３６上に搭載される。ＯＡＳ１７６は、基準マーク１７８ａの位置を検出した結果から、ベースラインを計測する。ベースラインが計測された後は、基準マーク１７８ａを基準にウェハＷ上のアライメントマークの位置が検出される。基準マーク１７８ａは、ＯＡＳ１７６の座標とウェハステージ１６４の座標、及び原版Ｍの座標との位置合わせに使用される。

ナノインプリント装置１００は、図１には図示が省略されているその他の機構として、定盤、除振器（ダンパ）を含む。定盤は、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。除振器は、床からの振動を除去し、定盤を支える。

以下、図３を参照して、ナノインプリント装置１００の動作について説明する。ここで、図３は、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。まず、図２（ｂ）乃至図２（ｅ）のいずれか又はその組み合わせによる原版Ｍの搬送と位置決め、ベースライン補正を行う（ステップ１００２）。ステップ１００２は、不図示の原版搬送手段で原版Ｍを搬送し、アライメントスコープ１７２で原版Ｍの位置ずれ量を計測し、原版ステージ１３４又はウェハステージ１６４の少なくともいずれかで基準位置に位置決めするよう補正する。

オフアクシスでアライメント計測する場合には，ＯＡＳ１７６の計測軸と原版Ｍの位置を予め把握するためのベースライン補正を行う。ベースライン補正においては、基準マーク台１７８の基準マーク１７８ａを原版Ｍ上のアライメントマーク越しにアライメントスコープ１７２で計測する。次に、ウェハステージ１６４を駆動して基準マーク１７８ａをＯＡＳ１７６で計測し、ウェハステージ１６４の位置関係から、補正値を求める。

次に、ウェハＷ（基板）の搬送を行う（ステップ１００４）。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。

次に、アライメント計測及び倍率補正を行う（ステップ１００６）。ウェハステージ１６４によって、ウェハ面上のアライメントマークを順にＯＡＳ１７６によって計測を行い、ウェハＷの位置を高精度に計測を行う。その計測結果から各転写座標を演算する。また、ウェハＷ全体の倍率変化も計測し、それに応じて倍率補正を行う。

以下、図４乃至図５を参照してステップ１００６の倍率補正の一実施例について説明する。ここで、図４は、ステップ１００６の倍率補正を説明するためのフローチャートである。図５（ａ）乃至図５（ｄ）は、大きなレンジの倍率補正を説明するための概略断面図である。本実施例では、ドータＭｄとしての原版Ｍに対してドータＭｄよりも低剛性の材料で作成されたマスタＭｍからナノインプリント装置１００においてドータＭｄを作成する際に大きなレンジの倍率補正を行う。なお、ドータＭｄを作成するときにも図２（ｂ）乃至図２（ｅ）を参照して説明したレジストＲの体積収縮率を考慮することが好ましい。

まず、図５（ａ）に示すように、マスタＭｍを描画装置で作成する（ステップ１１０２）。マスタＭｍの凹凸パターンはドータＭｄの凹凸パターンと反転しており、パターニングすべきレジストＲのパターンと同じ方向の凹凸形状を有する。ドータＭｄは石英製であるが、マスタＭｍの材質は石英に限定されず、シリコンや各種セラミックス、金属、合金など任意である。但し、マスタＭｍに対する荷重や温度レンジを小さくするためにマスタＭｍはドータＭｄよりも低剛性の材料で作成される必要がある。

次に、倍率補正手段１４０を使用してステップ１００６のアライメント計測又は経験的に取得した倍率補正量に基づいてマスタＭｍに対して荷重及び／又は加熱冷却を行い、マスタＭｍを倍率補正する（ステップ１１０４、図５（ｂ））。マスタＭｍはドータＭｄよりも低剛性の材料で作成されているので、荷重や温度レンジがドータＭｄの材料（ここでは石英等の高剛性の硝材）よりも小さく、マスタＭｍの倍率補正による変形は無視できる。

次に、転写、エッチングを行う（図５（ｃ））。具体的には、ドータＭｄとマスタＭｍの何れか一方にレジストＲを塗布し、倍率補正されたマスタＭｍをレジストＲに押し付け、紫外線照射によってレジストＲを硬化させる（ステップ１１０６）。また、マスタＭｍをドータＭｄから離型し、エッチングして（ステップ１１０８）、石英基板に凹凸パターンの形状を形成する。以上の工程を経てドータＭｄは完成する（図５（ｄ））。

なお、ドータＭｄは石英基板に凹凸パターンを形成した状態に限らず、平行平板に接着又は融着させてもよい。また、ステップ１１０６において、マスタＭｍがＵＶ光透過性でない場合、マスタＭｍをウェハチャック１４２に保持し，原版チャック１３２にドータＭｄを保持させればよい。この場合、ＵＶ光は石英製ドータＭｄを透過してレジストＲを硬化させる。

以下、図６乃至図７を参照してステップ１００６の倍率補正の別の実施例について説明する。ここで、図６は、ステップ１００６の倍率補正の別の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。図７（ａ）乃至図７（ｄ）は、大きなレンジの倍率補正を説明するための概略断面図である。本実施例では、大きなレンジの倍率補正をドータＭｄとしての原版Ｍに対してドータＭｄよりも低剛性の材料で作成されたマスタＭｍからナノインプリント装置１００においてドータＭｄを作成する際に行う。

まず、図７（ａ）に示すように、ステップ１１０２と同様に、一種類のマスタＭｍを描画装置で作成する（ステップ１２０２）。次に、倍率補正手段１４０を使用してマスタＭｍを所定量だけ倍率補正する（ステップ１２０４、図７（ｂ））。マスタＭｍはドータＭｄよりも低剛性の材料で作成されているので、荷重や温度レンジが石英よりも小さく、マスタＭｍの倍率補正による変形は無視できる。次に、ステップ１１０６と同様に、転写を行う（図７（ｃ））。次に、所定種類の倍率補正がなされたドータＭｄが作成されたかどうかを判断し（ステップ１２０８）、所定種類の倍率補正がなされたドータＭｄが作成されていなければ（ステップ１２０８）、倍率補正値を変更する（ステップ１２１０）。その後、ステップ１２０４に帰還する。本実施例では、例えば、２００ｐｐｍという倍率補正レンジの中で１０ｐｐｍ刻みの倍率補正、即ち、２０種類の倍率補正がなされたマスタＭｍから複数の種類の倍率補正がされたドータ原版Ｍｄを作成する。全ての種類の倍率補正がなされたドータＭｄが作成されていれば（ステップ１２０８）、ステップ１１０８と同様に、全てのドータＭｄに対してエッチングを行う（ステップ１２１２）。以上の工程を経て複数種類の倍率補正がなされたドータＭｄが完成する（図７（ｄ））。

以上では、マスタモールドＭｍからドータモールドＭｄを作成するときに、ナノインプリント装置１００を使用している例を示した。次に示す例は、ドータモールドＭｄを作成する場合に、専用の装置を用いた例を示す。図８にドータモールド作成装置２００を示す。この装置は、上記のドータモールド作成のステップのナノインプリント装置１００を用いるステップにおいて、ナノインプリント装置１００に代わって使用されるものである。レジストＲを塗布したマスタモールドＭｍに対して、装置に装着されたドータモールドの基板材料である石英など紫外線を透過する材料Ｍを押し付け、紫外線を照射することでレジストＲを効果させ、ドータモールドＭにレジストの形状を転写する装置である。２１１は、モールドチャックであり、昇降部２１０に取り付けられている。昇降部２１０が上下する事で、ドータモールドＭｄをマスタモールドＭｍへ押し付けることが可能となっている。２１２は、昇降部２１０に設置された紫外線照明部であり、レジストＲを硬化させるための、紫外線源、照明光学系から成る。２２０は、マスタモールドＭｍ保持部であり、温度調整が可能なように、内部にヒータおよび冷却機構を有している。２２１は、温度調整制御部であり、マスタモールドＭｍの温度を制御するものである。２３１は、フレームであり、昇降部２１０のガイドの役割をする。２３０は装置全体を支える定盤である。ドータモールド作成時は、必要とする倍率にしたがって温度を調整し、マスタモールドの大きさを変化させた状態で、転写動作を行う事で、さまざまな倍率のドータモールドを作成することが可能となっている。

上述の様、マスタモールドからドータモールドを作成する専用の装置を使用する。このため、スループットの制約がなくなることや、装置の大きさについても制約がなくなることにより、ナノインプリント装置１００を使用する場合に比べて、温度制御範囲も十分に広くすることができる。そのため、マスタＭｍに石英を使用することも可能となる。

上記の例では、温度制御することによる熱膨張、収縮を利用した例を示したが、荷重をかけることによって倍率補正する方式でもよい。倍率補正に特化した装置であるため、十分な剛性をもって装置を作成できることと、スループットを考慮する必要がないため、剛性の高い材料（例えば石英）のマスタＭｍからのドータＭｄの作成も可能となる。

再び、図３に戻る。ステップ１００６の倍率補正では、所望の倍率補正値を有する図５（ｄ）に示すドータＭｄを使用するか、図７（ｄ）に示すドータＭｄのうち所望の倍率補正値に最も近いドータＭｄを原版Ｍとして選択する。選択手段は、例えば、複数の種類の倍率補正がされたドータＭｄをカセットに入れ、そのカセットから自動的に選択するように構成すればよい。更に、倍率補正機構１４０によって小さいレンジの倍率補正を原版Ｍに対して行う。倍率補正機構１４０による原版Ｍへの倍率補正は図７（ｄ）に示すドータＭｄの場合は必須であるが、図５（ｄ）に示すドータＭｄについても製造誤差などから必要な場合がある。同じ熱処理などのプロセスを経たウェハＷは１０ｐｐｍ程度のばらつきの中に収まり、倍率補正機構１４０が原版Ｍに対して行う倍率補正はそのような小さなレンジである。原版の外周に荷重を与える場合は、例えば、２５９Ｎ、温度制御の場合は、例えば、約２０℃で十分となる。この結果、倍率補正時による転写精度やスループットを維持することができる。

次に、原版ＭとウェハＷの第一ショットが対向する位置（転写位置）にウェハステージ１６４を駆動する。転写位置に移動する前に、ノズル１５０から適量のレジストＲを転写位置に滴下する。ウェハステージ１６４又は原版ステージ１３４のいずれかを駆動して原版ＭとウェハＷを押し付ける（ステップ１１０８）。押し付け完了の判断は、インプリント機構部１３２の内部に設置された（図示しない）荷重センサによって行う。

押し付け後に、照明光を照射し、レジストＲを硬化させる（ステップ１０１０）。光照射手段で紫外線を照射し、原版ＭとウェハＷとの間のレジストＲを硬化させる。この際、図２（ｂ）乃至図２（ｅ）を参照して説明したように、レジストＲの体積収縮率を考慮して原版Ｍの凹部Ｍ１の寸法や形状が修正されているので硬化後のレジストＲは所期の寸法及び形状を有する。

レジスト硬化が終了した後、ウェハステージ１６４または原版ステージ１３２の少なくとも一方を駆動して原版Ｍを引き上げて離型する（ステップ１０１２）。

次に、全ショットの転写が終了したかどうかを判断し（ステップ１０１４）、終了していなければステップ１００８に帰還して次の転写位置（ショット）へ移動して同様の作業を行う（ステップアンドリピート）。また、全ショットの転写が終了していれば（ステップ１０１４）、ウェハＷを図示しないウェハ搬送手段で回収され（ステップ１０１６）、次のウェハＷが搬入される。

なお、本実施例は、グローバルアライメントを前提に説明したが、押し付け工程（ステップ１００８）で各ショットのアライメント計測と位置決め補正を行うダイバイダイアライメントを行ってもよい。更に、本実施例はオフアクシスでアライメント計測する方法について説明したが、本発明はかかる実施例に限定されず、アライメントスコープ１７２で原版Ｍ越しにアライメント計測してもよい。

次に、図８及び図９を参照して、上述のナノインプリント装置１００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図８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（原版製作）では、図２（ｂ）乃至図２（ｅ）を参照して説明したように、設計した回路パターンに対応するパターンを部分的に修正した原版Ｍ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、原版Ｍ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（転写処理）では、ウェハＷにレジストＲを塗布しつつ原版Ｍ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。本発明のデバイス製造方法は、光硬化法を使用するので重ね合わせ精度が高く、所望の倍率補正をかけられると共にＵＶ硬化時の体積収縮を考慮するので高い転写精度を維持することができる。また、大きなレンジの倍率補正を原版Ｍに加えないので転写精度やスループットの低下を防止することができる。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。

本発明の一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２（ａ）は図１に示すレジストの体積収縮を考慮しない原版の部分断面図であり、図２（ｂ）乃至図２（ｅ）は図１に示す原版に適用可能な原版の部分断面図である。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３に示す大きなレンジの倍率補正の一実施例を説明するためのフローチャートである。図５（ａ）乃至図５（ｄ）は、図４に対応した大きなレンジの倍率補正を説明するためのマスタ及び／又はドータ概略断面図である。図４に示す倍率補正の変形例を説明するためのフローチャートである。図７（ａ）乃至図７（ｄ）は、図６に対応した大きなレンジの倍率補正を説明するためのマスタ及び／又はドータ概略断面図である。ドータモールド作成装置の概略断面図である。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９に示すステップ４の詳細なフローチャートである。

符号の説明

１００加工装置（ナノインプリント装置）
Ｗ基板（ウェハ）
Ｒレジスト
Ｍ原版
Ｍｍマスタ
Ｍｄドータ

Claims

原版としてのドータを基板上のレジストに押し付けると共に前記ドータ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して前記ドータのパターンを前記レジストに転写する加工装置を利用した加工方法であって、
前記基板とは異なる基板上のレジストにマスタを押し付けて前記ドータを作成するに際して、第１のレンジの倍率補正を行うステップと、
前記ドータのパターンを前記基板上のレジストに転写するに際して、前記第１のレンジよりも小さい第２のレンジの倍率補正を前記加工装置で行うステップとを有することを特徴とする加工方法。
前記マスタは前記ドータよりも低剛性の材料で作成され、
前記加工装置を利用して前記マスタから前記ドータを作成することを特徴とする請求項１記載の加工方法。
前記第１のレンジの倍率補正を行うステップは、
複数の基板上のレジストに順次前記マスタを押し付けることによって、１つの前記マスタから異なる複数の倍率補正されたドータを作成するステップと、
前記複数のドータの中から必要な倍率補正に最も近いドータを選択するステップとを有することを特徴とする請求項１記載の加工方法。
請求項１乃至３記載の加工方法を使用して原版の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。