JP4827513B2 - 加工方法 - Google Patents

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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(Micro Electro−Mechanical Systems)、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、奥行きL、高さH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、奥行きL、高さH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、奥行きL、高さH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(Automatic Adjustment Scope: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 (4)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
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