JP5256410B2 - 転写方法および転写装置 - Google Patents

Description

この発明は、原板が有する凹凸パターンを基板上に塗布された転写液層にインプリントする技術に関するものである。

近年、半導体集積回路や光集積回路の高集積化が要望されており、これに伴い、露光装置を利用して所望の回路パターンを半導体基板に形成する光リソグラフィ技術が急速に進歩している。ところが、このような集積回路の高集積化を可能とする露光装置は非常に高価であり、また、露光装置を用いたデバイス製造プロセスは複雑であるため、単一製品を大量生産するシステムには向いているが、顧客ごとの要望に応じた製品を少量生産するシステムには不向きであった。そこで、原板が有する凹凸パターンを半導体基板上に塗布されたレジストなどの転写液層にインプリントすることにより半導体基板上に所望の回路パターンを形成する半導体リソグラフィ技術が注目されている。

このインプリントによる回路パターンの形成技術を用いたデバイス製造は、レンズ等の高価な部品や装置が不要であること、また、デバイス製造プロセスも簡易なものとなることから、デバイス製造のコストダウンを図ることができるものとして期待されている。その一方で、原板が有する凹凸パターンを半導体基板上に塗布された転写液層にインプリントするときに、例えば光学的手法を用いて予め原板と半導体基板とのアライメントを高精度に行っても数μｍの単位で位置誤差が生じることが知られている。

例えば、インプリントによる半導体リソグラフィ技術における従来のアライメントは、光リソグラフィ技術におけるマスクと半導体基板との位置調整装置を流用して、原板と半導体基板とのアライメントを大気中で行われている。そして、原板と半導体基板とのアライメントを行った後は、原板および半導体基板を治具で固定した状態でプレス装置に搬送し、このプレス装置により加熱しながら原板および半導体基板をプレスすることで、原板が有する凹凸パターンが半導体基板上に塗布された転写液層にインプリントされる。

しかしながら、上記した従来の位置調整装置では、原板と半導体基板との間に隙間を空けて、非接触の状態で半導体基板と原板との間の２次元的なアライメントを行っている。したがって、半導体基板の凹凸パターンの原板上の転写液層へのインプリント時に半導体基板と原板とを近接させて接触させるときに、原板と半導体基板との相対移動に伴う位置誤差が生じるおそれがあった。

また、インプリントを真空チャンバー内で行うときは、治具で固定されることにより原板と半導体基板との間に隙間が空いた状態の原板および半導体基板を、内部にプレス装置が配設された真空チャンバー内に搬送し、真空チャンバーを真空引きした後に治具による固定状態を解除してインプリントを行うこととなるが、このときに位置ずれが生じやすく、インプリント時に位置調整装置によるアライメント時のアライメント精度を維持することが難しかった。

そこで、例えば特許文献１に記載の技術のように、原板と半導体基板とのそれぞれに、位置合わせ部として互いに嵌合する凹凸構造を形成し、半導体基板上に塗布された転写液層を原板で加圧するときに、これらの凹凸構造を互いに嵌合させることで、原板と半導体基板とのアライメント精度の向上を図ったものが知られている。

特開２００６−５０２３（段落００１６〜００２８、図１，６等）

ところで、インプリントによる回路パターンの形成技術を用いて基板に所望の回路パターンを形成するには、所定の凹凸（回路）パターンを有する複数種類の原板を、原板と基板とのアライメントを高精度に行いながら順番に用いて基板を加工する必要がある。しかしながら、上記した従来技術における位置合わせ部としての凹凸構造を、複数種類の原板および基板のすべてに位置精度よく形成するのは困難である。また、凹凸構造の嵌合により位置合わせを行うため、原板と基板とのアライメントを高精度に行うためには、嵌合状態の当該凹凸構造に遊びが生じないようにしなければならない。ところが、遊びがない状態で当該凹凸構造の嵌合を複数回繰返すと当該凹凸構造が破損するおそれがあり、技術の改善が求められていた。

また、凹凸構造の嵌合によるアライメント時は、原板および基板を加圧しながら、さらに、原板および基板の相対的な位置調整を行うこととなるが、このように原板および基板を加圧しながら、すなわち、原板と基板とを近接移動させながら原板および基板の相対的な位置調整を行うことは装置の複雑化を招いていた。また、凹凸構造が互いに摺接して凹凸構造に力が加えられつつ原板と基板とが相対移動するため、Ｓｉなどの強度の弱いもろい材料では凹凸構造が壊れるおそれがあった。また、樹脂により凹凸構造が互いに嵌り込まずに原板と基板との間の隙間にばらつきが生じるおそれがあり、このようなばらつきが生じると、位置精度もばらつくこととなる。また、原板の凹凸パターンを複数の基板上の転写液層にインプリントするには、複数の基板のそれぞれにアライメント用の凹凸構造を形成する加工を施さなければならず、生産性の向上の妨げとなっていた。また、このように、アライメントのために製品である基板に加工を施すことに対して、技術の改善が求められていた。したがって、インプリント時の位置精度に課題はあるものの、非接触で原板と基板とのアライメントを行う従来の方法が採用されることが多く、基板上に超高集積の回路パターンを形成することの妨げとなっていた。

この発明は上記した課題に鑑みてなされたものであり、原板が有する凹凸パターンを容易にかつ高い位置精度で基板上の転写液層にインプリントすることのできる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る転写方法は、原板が有する凹凸パターンを基板上に塗布された転写液層にインプリントする転写方法において、１つの認識手段により、前記原板の凹凸パターン面が前記転写液層に接触した状態で、前記原板および前記基板それぞれに形成されたアライメントマークを該両アライメントマークが重なる方向から同時に撮像して得られた１つの画像から、前記両アライメントマークの位置を別々に認識処理し、前記両アライメントマークの画像の相対的な位置関係に基づき前記原板と前記基板とのアライメントを行うことを特徴としている（請求項１）。

また、本発明に係る転写装置は、原板が有する凹凸パターンを基板上に塗布された転写液層にインプリントする転写装置において、前記原板および前記基板のそれぞれに形成されたアライメントマークを撮像する機能を有する１つの認識手段と、前記認識手段による前記原板および前記基板の前記アライメントマークの認識に基づいて前記原板と前記基板とをアライメントするアライメント手段とを備え、前記アライメント手段は、前記原板の凹凸パターン面が前記転写液層に接触した状態で、前記認識手段により、前記原板および前記基板それぞれに形成されたアライメントマークを該両アライメントマークが重なる方向から同時に撮像して得られた１つの画像から前記両アライメントマークの位置を別々に認識処理し、前記両アライメントマークの画像の相対的な位置関係に基づき前記原板と前記基板とのアライメントを行うことを特徴としている（請求項４）。

本発明者は、原板が有する凹凸パターンを基板上に塗布された転写液層にインプリントするときに、予め原板と基板とのアライメントを高精度に行っても数μｍの単位で位置誤差が生じることに着目して種々の実験を行い、原板が有する凹凸パターンが基板上に塗布された転写液層に接触した状態で、原板と基板とのアライメントを行うことにより、インプリントにおける位置誤差が数ｎｍの単位まで減少することを見出した。これは、上記しした原因に加えて、原板が有する凹凸パターンと基板上の転写液層とが非接触の状態で原板と基板とのアライメントを行えば、インプリントに際して原板が基板上の転写液層へ接触した時に何らかの外力が発生してアライメント誤差が生じるが、原板が有する凹凸パターンが基板上の転写液層に接触した状態でアライメントを行えば、インプリント時に原板と基板上の転写液層とが接触することによる外力の発生を防止でき、その結果、アライメント誤差の発生を防止できるからであると考えられる。

したがって、上記したように構成された請求項１，４に係る発明では、原板の凹凸パターン面が基板上に塗布された転写液層に接触した状態で、原板および基板のそれぞれに形成されたアライメントマークを認識手段により認識することで原板と基板とのアライメントを行っているため、従来のように原板および基板に対して特殊な加工を施さなくとも、原板が有する凹凸パターンを容易に高い位置精度で基板上の転写液層にインプリントできる。しかも、１つの認識手段により原板および基板のアライメントマークを認識することで原板と基板とのアライメントを行っているため、原板および基板にアライメントに伴う破損が生じるおそれがない。

さらに、認識手段により、原板および基板の両アライメントマークが重なる方向から同時に撮像して得られた画像から両アライメントマークの形状を検出するため、撮像された原板および基板のアライメントマーク画像に相対的な位置誤差が生じるおそれがなく、振動や異なる走査タイミングに起因する位置誤差が生じるのを防止でき、しかも１つの認識手段で済み構成を簡素化できる。１つのメモリフレームに画像を取り込んだ後、別々にソフト処理すればよい。また、原板および基板がシリコンなどの赤外線が透過する材料で構成されている場合には、赤外光を投光することにより赤外線カメラで原板および基板のアライメントマークを読取ることができる。

また、アライメント時に原板と基板とをより近接させることで、原板および基板の両アライメントマークを撮像手段の被写界深度内として、焦点がずれてぼけたりすることなく両アライメントマークの撮像を同時に行うことができる。ところで、両アライメントマークが撮像手段の被写界深度内に入らないときは、例えば圧電素子により撮像手段が備えるレンズを微小移動する構成としてもよい。このような構成とすれば、圧電素子によりレンズを微小移動することで、焦点距離が微小に移動してオートフォーカスされ、原板および基板の両アライメントマークを被写界深度内とすることができる。

また、前記認識手段は、同時に撮像した前記両アライメントマークの画像のうち、ぼやけた方の画像に対してベクトル相関法による画像処理を施してエッジを検出して当該アライメントマークの形状を検出するものであってもよい（請求項２，５）。

タイミングによる位置ずれを防ぐために、原板および基板のアライメントマークを同時に読み取ることが望ましいが、焦点方向に離れたマークにおいては少なくとも一方にぼやけが生じる。しかし、請求項２のような構成とすれば、離れた両マークにおいては撮像手段により同時に撮像した原板および基板のアライメントマーク画像に焦点が合わないことによるぼやけが生じていても、ベクトル相関法により両アライメントマーク画像のエッジをベクトルで表示し、複数のベクトルの向きからなる形状で認識することで、ぼやけてもベクトルの長さは変わっても形状に変化はないので精度よく検出できる。また、撮像手段を赤外線カメラで構成した場合には、赤外線カメラで撮像した両アライメントマーク画像のエッジ部分はぼやけることが多いが、ベクトル相関法により両アライメントマークを精度よく検出できる。

また、前記原板および前記基板それぞれに形成された前記アライメントマークの形状が異なっており、一方の外周が他方の外周に重ならない形状であるとよい（請求項３）。

このような構成によれば、例えば原板のアライメントマークとして中空の□を透設し、基板のアライメントマークを原板のアライメントマークである□中に内接しないより小さい○とすることで、原板および基板それぞれの両アライメントマークの外周が重なることがなく、認識手段による両アライメントマークの同時撮像画像から、両アライメントマークの形状検出を確実に行うことができる。さらに、原板が金属により構成されている場合には、原板に穴を透設し、この穴を介して基板のアライメントマークを読取ることで、原板に形成した穴をアライメントマークとして用いることができる。

なお、原板および基板上にアライメントマークを形成する位置は、原板の凹凸パターンの外側および基板上に回路パターンが形成される範囲の外側とするのがよい。また、大面積の基板に、一の原板の凹凸パターンを後述するように連続的にインプリントする場合は、基板上に凹凸パターンがインプリントされる複数の位置は、それぞれ隣接する位置の間に隙間を空けて、その隙間にアライメントマークを形成する必要があるが、アライメントマークを凹凸パターン内に形成することで、これらの隙間を設けずともよい。また、アライメントマークを凹凸パターンの隅部に形成すれば、凹凸パターンの隅部が削られるのみであるのでアライメントマークを形成することによる影響を少ないものとすることができる。

請求項１，４に係る発明によれば、原板の凹凸パターン面が基板上に塗布された転写液層に接触した状態で、１つの認識手段により、原板および基板のそれぞれに形成された両アライメントマークをこれらが重なる方向から同時に撮像して得られた１つの画像から、両アライメントマークの位置を別々に認識処理し、両アライメントマークの画像の位置関係に基づき原板と基板とのアライメントを行うため、従来のように原板および基板に対して特殊な加工を施さなくとも、原板が有する凹凸パターンを容易にかつ高い位置精度で基板上の転写液層にインプリントできる。さらに、認識手段により原板および基板のアライメントマークを同時に読取るため、撮像された原板および基板のアライメントマーク画像に相対的な位置誤差が生じるおそれがなく、振動や異なる走査タイミングに起因する位置誤差が生じることを防止できる。

請求項２，５に係る発明によれば、撮像手段により同時に撮像した原板および基板のアライメントマーク画像に焦点が合わないことによるぼやけなどが生じていても、ベクトル相関法により両アライメントマーク画像からアライメントマークの形状を精度よく検出することができる。

請求項３に係る発明によれば、原板および基板それぞれのアライメントマークの外周が重なることがなく、認識手段によるアライメントマークの形状検出を確実に行うことができる。

本発明の転写装置の第１実施形態であるナノインプリント装置の構成を示す図である。 図１のナノインプリント装置の要部拡大図である。 基板の全面が均一に加圧されている状態を示す図である。 主に基板の中央部が加圧されている状態を示す図である。 主に基板の周縁部が加圧されている状態を示す図である。 基板の全面を均一に加圧する方法の一例を示す図である。 基板の全面を均一に加圧する方法の一例を示す図である。 基板の全面を均一に加圧する方法の一例を示す図である。 基板の転写層に原板の凹凸パターンを連続的に転写する状態を示す図である。 基板を移動する粗動テーブルの構成を示す図である。 ナノインプリント装置の要部拡大図である。 ナノインプリント装置の要部拡大図である。 インプリント方法の一例を示す図である。 図１３に示すインプリント方法を示す図である。 インプリント方法の他の例を示す図である。 図１５に示すインプリント方法を示す図である。 本発明の転写装置の第２実施形態であるナノインプリント装置の構成を示す図である。 駆動ユニットを示す図である。 駆動部の正面図である。 駆動部の一部の平面図である。 駆動部によるウォーキング動作の説明図である。 駆動部によるウォーキング動作の説明図である。 ステージを位置決めする位置決め動作の説明図である。 平面調整機構の動作の一例を示す図である。 平面調整機構の動作の一例を示す図である。 主に基板の中央部が加圧されている状態を示す図である。 主に基板の周縁部が加圧されている状態を示す図である。

＜第１実施形態＞
本発明の転写装置の第１実施形態であるナノインプリント装置１について図１を参照して説明する。図１はナノインプリント装置１の構成を示す図である。図１に示すナノインプリント装置１は、ＳｉＯ_２などにより構成される透光性を有する原板Ｍにリソグラフィ法により形成された凹凸パターンを、基板Ｓ上に塗布された紫外線硬化型樹脂液層からなる転写液層にインプリントするものであり、基板Ｓが載置される平面調整機構２と、原板Ｍおよび基板Ｓのそれぞれに形成されたアライメントマークＡＬを同時に読取り可能な認識手段３と、認識手段３による原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬの読取りに基づいて原板Ｍと基板Ｓとをアライメントするアライメント手段４と、モニタ８ａを備え、平面調整機構２、認識手段３およびアライメント手段４の駆動制御を行うコントローラ８とを備えている。

また、平面調整機構２はナノインプリント装置１が備える真空チャンバー５内に配設されており、真空ポンプ６により真空チャンバー５内を真空引きすることにより、原板Ｍの凹凸パターンの基板Ｓの転写液層へのインプリントを真空中で行うことができる。また、真空チャンバー５の上部にはガラス窓７が設けられており、認識手段３はガラス窓７を介して原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬを読み取り、ガラス窓７を介して基板Ｓに塗布された紫外線硬化型樹脂液層に紫外光を照射することができる。また、真空チャンバー５内のガラス窓７の下部に、原板Ｍ、基板Ｓやその他の部品などを保持可能に、図示省略された静電チャック、機械式チャック、バイスなどの保持機構が設けられている。

そして、この保持機構に、原板Ｍの代わりに基板Ｓまたはその他の部品を保持することで、ナノインプリント装置１を、平面調整機構２が有するステージ２１に載置された基板Ｓと、保持機構に保持された基板Ｓまたは部品との接合装置として使用することもできる。また、後述するように、保持機構に保持された原板Ｍまたは基板Ｓ、その他の部品と、ステージ２１上の基板Ｓとは、ステージ２１を上方に移動することで接触し、ステージ２１とガラス窓７下部の保持機構により狭持されて加圧される。したがって、ガラス窓７は、保持機構に保持された原板Ｍなどを、上面側から支持可能に硬質ガラスにより構成されている。

認識手段３は、Ｘ−Ｙ方向および焦点方向であるＺ方向に移動可能なカメラテーブル３１と、紫外線光源３２ａからの紫外光をガラス窓７およびＳｉＯ_２で構成された原板Ｍを介して基板Ｓに導光して照射するファイバーレンズ３２と、ガラス窓７を介して原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬを同時に読取り可能にＣＣＤなどにより構成されるカメラ３３とを備えている。また、ファイバーレンズ３２とカメラ３３とはカメラテーブル３１に設置されており、コントローラ８からの制御指令に基づくカメラテーブル３１のＸ−Ｙ方向およびＺ方向への移動により、ファイバーレンズ３２およびカメラ３３はガラス窓７の上方に選択的に配置されて、基板Ｓに紫外光を照射するとともに、原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬを同時に読み取る。

アライメント手段４は、ピエゾ素子等により構成されてナノメートル単位での位置制御が可能なＸ−Ｙテーブル４１と、一端が圧力センサ４２を介してＸ−Ｙテーブル４１に取り付けられて他端が真空チャンバー５外に導出されたＺ軸４３と、Ｚ軸４３をガイドするＺ軸ガイド４４ａを有しＺ軸４３をθ（回転）方向に回転可能なθ軸４４と、ボールねじ４５ａを介してＺ軸４３をＹ方向へ昇降制御可能であってコントローラ８により制御されるサーボ機構４５とを備えている。なお、Ｚ軸４３の他端は、Ｏリング（図示省略）を介して真空チャンバー５の外へ導出されているため、真空チャンバー５内の雰囲気と外気とは確実に遮断される。

また、サーボ機構４５によりＺ軸４３が上方に移動制御されて、Ｘ−Ｙテーブル４１に設置された平面調整機構２のステージ２１上に載置された基板Ｓが原板Ｍに接触したことを、圧力センサ４２により検出できるとともに、圧力センサ４２の出力がコントローラ８にフィードバックされる。そして、コントローラ８は圧力センサ４２の出力を利用してＺ軸４３を昇降制御することにより基板Ｓの原板Ｍに対する加圧力を制御できる。また、同軸光源３３ａからの光が照射された原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬがカメラ３３により同時に読取られることにより得た位置情報がコントローラ８にフィードバックされて、コントローラ８はカメラ３３により得た位置情報を利用して原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬの相対的な位置誤差を導出し、この位置誤差に基づいてアライメント手段４のＸ−Ｙテーブル４１およびθ軸４４を駆動することにより原板Ｍと基板Ｓとのアライメントを高精度に行うことができる。

なお、コントローラ８はカメラ３３により得た原板Ｍおよび基板Ｓのアライメントマーク画像にベクトル相関法による画像処理を施すことにより、それぞれのアライメントマーク画像のエッジを検出している。このような構成とすれば、原板Ｍおよび基板Ｓの両アライメントマークＡＬがカメラ３３の被写界深度内にない場合に、カメラ３３により撮像された両アライメントマーク画像にぼやけが生じた場合であっても、それぞれのアライメントマーク画像の濃淡をベクトル表示することにより、両アライメントマーク画像からアライメントマークの形状を精度よく検出できる。以上のように、コントローラ８は撮像機能を有する本発明の「認識手段」として機能している。

次に、平面調整機構２について図２も参照して説明する。図２はナノインプリント装置１の要部拡大図であって平面調整機構２を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。同図に示すように、平面調整機構２は、図示省略されたヒータを備え、静電チャックや機械チャックなどが設けられて基板Ｓを載置して保持可能に構成されたステージ２１と、ステージ２１の下面側に設けられた半球体２２と、半球体２２を接離自在に支持する球面軸受２３と、ステージ２１を下面側から伸縮することで押圧してステージ２１の傾きを制御する３個の圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃそれぞれの下方に配設され、ステージ２１への荷重を検出可能な圧力センサ２５とを備えている。平面調整機構２は、圧力センサ２５の出力を利用して、ステージ２１と原板Ｍとの間の平行度調整を行うことができる。

すなわち、まず、サーボ機構４５を駆動して、圧力センサ４２によりステージ２１と原板Ｍとの接地が検出されるまでＺ軸４３を上方に移動する。そして、半球体２２が球面軸受２３を摺接することによるステージ２１と原板Ｍとの倣いが完了した後、さらに、３つの圧力センサ２５の出力が一致するように圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの伸縮制御を行うことで、原板Ｍとステージ２１との平行度を高精度に調整できる。このように、原板Ｍとステージ２１との平行度を調整することで、図３に示すように、ステージ２１に載置された基板Ｓを原板Ｍに対して、全面にわたって均一に加圧できる。なお、図３は基板Ｓの全面が均一に加圧されている状態（以下、「均一加圧状態」と称する）を示す図である。

次に、図４を参照して平面調整機構２の制御方法の一例について説明する。図４は主に基板Ｓの中央部が加圧されている状態（以下、「中高状態」と称する）を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。同図に示すように、コントローラ８からの制御指令より、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃが縮むように駆動制御された状態で、Ｚ軸４３を上方に移動してステージ２１に載置された基板Ｓと原板Ｍとを接触して加圧することで、球面軸受２３によりステージ２１（半球体２２）が支持された基板Ｓの中央部を重点的に加圧することができる。このような構成とすれば、中央部に溜まった空気が基板Ｓの周縁部側へ押し出されるため、特に、基板中央部付近にボイドが発生するのを防止できる。

次に、図５を参照して平面調整機構２の制御方法の他の例について説明する。図５は基板Ｓの主に周縁部が加圧されている状態（以下、「中べこ状態」と称する）を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。同図に示すように、コントローラ８からの制御指令より、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃが伸びるように駆動制御した状態で、Ｚ軸４３を上方に移動してステージ２１に載置された基板Ｓと原板Ｍとを接触して加圧することで、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃによりステージ２１が支持された基板Ｓの周縁部を重点的に加圧することができる。このような構成とすれば、周縁部に雰囲気封止用の枠体を形成した基板Ｓと、原板Ｍの代わりにステージ２１の上方の保持機構に保持された蓋となる基板Ｓとを接合することにより、両基板Ｓ間の枠体に囲まれた部分に任意の雰囲気を封止するときに、基板Ｓの周縁部を重点的に加圧できるため、枠体と蓋となる基板Ｓとを良好に接合できる。

また、均一加圧状態にするためには、中べこ状態と中高状態との中間の状態となるように圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの伸縮を調整すればよい。従来では、ステージ２１の傾きが一度固定されれば、該傾きが固定された状態が維持されたため、加圧状態を修正するのは不可能であり、加圧状態は、基板Ｓの研磨状態はステージ２１などの製造精度に依存せざるを得なかったため、均一な加圧状態を達成することは難しかった。本方式においては、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの伸縮量を数値で調整すれば中べこ状態にも中高状態にも調整できるが、このことにより初めて中間の均一加圧状態を生み出すことができ、容易に加圧状態を調整可能である。

また、基板Ｓどうしや、基板Ｓと原板Ｍとの接触時の平行度、すなわち、基板Ｓ、原板Ｍおよびステージ２１などの傾きと、高加圧時の基板Ｓなどの平行度（傾き）とには微妙な違いがあるため、上記構成のように、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの長さを数値コントロールすることにより初めて達成でき、中べこ状態と中高状態との両方の状態を達成することを含めて、上記した構成は従来なかった画期的な方法である。

また後述する均一加圧方法と同様に、基板Ｓどうしや、基板Ｓと原板Ｍとの接触時に、これらの基板Ｓどうし、または基板Ｓと原板Ｍとが位置ずれしないように、これらの平行度に合わせた状態で接触させるが、このとき、半球体２２と球面軸受２３とを隙間が空いた状態としてよい。そして、ステージ２１の傾きを高加圧（加圧均一）時の傾きに移行し、すなわち、基板Ｓどうしまたは基板Ｓと原板Ｍとの平行度は維持した状態で傾きを変化させ、加圧しながら圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃを縮めて半球体２２と球面軸受２３とを接触させ、高荷重で加圧する。そのときの荷重均一性は、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、半球体２２および球面軸受２３の軸受動作とがバランスよく機能することにより達成することができる。そして、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃが長（高）ければ中べこ状態となり、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃが短（低）ければ中高状態となる。

次に、図６ないし図８を参照して、このナノインプリント装置１を、ガラス窓７の下部に設けられた保持機構に原板Ｍの代わりに基板Ｓまたはその他の部品を保持して、この基板Ｓまたはその他の部品とステージ２１に載置された基板Ｓとの接合装置として使用するときの一例について説明する。図６ないし図８は基板Ｓを全面にわたって均一に加圧する方法の一例を示す図であって、それぞれ異なる状態を示す図である。なお、ガラス窓７とステージ２１との平行度には少しずれが生じており、これらの図面ではこのずれを模式的に表している。

図６に示すように、コントローラ８の駆動信号により、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの伸縮制御を行って半球体２２を球面軸受２３から浮かせた状態で、ステージ２１に載置された基板Ｓと、ガラス窓７の下部に設けられた保持機構に保持された基板Ｓとの平行度を調整する。これは、上記したステージ２１とガラス窓７とを接触する手法によるステージ２１とガラス窓７の下部に配置された保持機構との平行度調整を事前に行い、ステージ２１とガラス窓７との平行度が調整されたときの圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの長さをコントローラ８が備えるメモリなどの記憶手段に記憶しておき、この記憶した値を利用することで、基板Ｓが載置されたステージ２１と、基板Ｓまたは部品が保持されたガラス窓７下部の保持機構との平行度を調整できる。

次に、図７に示すように、ステージ２１を上方に移動して、ステージ２１に載置された基板Ｓと、ガラス窓７の下部に設けられた保持機構に保持された基板Ｓとを接触させ、該接触状態のまま、ステージ２１をさらに上方に移動して加圧力を徐々に増大しつつ、半球体２２と球面軸受２３とが接触するように圧電素子を縮める制御を行う。このとき、接触した両基板Ｓは接触面に働く静止摩擦力により位置ずれすることはない。

そして、図８に示すように、半球体２２と球面軸受２３とが接触すれば、Ｚ軸４３（ステージ２１）の駆動制御を、上方への位置（移動）制御から、圧力センサ４２の出力値に基づく圧力制御に切換え、両基板Ｓを任意の圧力で加圧しながら、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃをさらに縮める制御を行う。このような構成とすれば、ステージ２１は半球体２２を介して球面軸受２３に支持された状態となり、この球面軸受２３が半球体２２を安定した状態で支持できるように、球面軸受２３によるステージ２１（半球体２２）の支持方向が、加圧力の方向とほぼ反対の方向となるように自然にステージ２１の傾きは変化する。

すなわち、高加圧力によりガラス窓７などにたわみが生じることで、加圧力の方向と、ステージ２１の基板載置面とがほぼ直交する方向となるようにステージ２１の傾きが変化し、図６に示す例とは対照的に、ガラス窓７下部の保持機構側の平行度がステージ２１に倣うこととなる。したがって、ステージ２１および保持機構に保持された両基板Ｓの接触時のステージ２１およびガラス窓７下部の保持機構側の傾きと（図６参照）、高加圧時のステージ２１およびガラス窓７下部の保持機構側の傾きとが異なることとなり（図８参照）、このように接触時および高加圧時のステージ２１等の傾きを異ならせることで、両基板Ｓを該両基板Ｓの接触面にほぼ直交する方向から均一に加圧することができる。

換言すれば、平面調整機構２は、ステージ２１やガラス窓７などにひずみが生じる程度の圧力が両基板Ｓに加わらないときは、半球体２２、球面軸受２３および圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃを利用してステージ２１の平行度をガラス窓７、すなわち保持機構に保持された基板Ｓ側に合わせる制御を行う。一方、平面調整機構２は、ステージ２１やガラス窓７などにひずみが生じる程度の高い圧力が両基板Ｓに加わるときは、上記したように、これらのひずみを利用してガラス窓７下部の保持機構側の平行度をステージ２１に合わせる制御を行うことで、両基板Ｓの接触時から、両基板Ｓを高加圧力で加圧するまで、常に良好に両基板Ｓを加圧できる。

なお、図６に示す両基板Ｓの接触時の状態から、ステージ２１およびガラス窓７下部の保持機構側の傾きを維持した状態で両基板Ｓに高加圧力を加えた場合には、両基板Ｓへの加圧力の方向と、両基板Ｓの接触面の傾きとがほぼ直交する方向とならないため、加圧時に両基板Ｓ間で位置ずれを生じるおそれがある。しかしながら、上記した制御を行うことで、両基板Ｓの加圧時に、両基板Ｓ間で位置ずれが生じるのを確実に防止できる。

また、高加圧時に両基板Ｓを全面にわたって均一に加圧しているときの圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの長さを予め計測してコントローラ８が備えるメモリなどの記憶手段に記憶しておき、図６に示す両基板Ｓの接触時の状態から高加圧状態に移行するときに、記憶手段に記憶された圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの長さを用いて、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの伸縮制御を行ってもよい。すなわち、高加圧時にすべての圧力センサ２５の出力値が同一、換言すれば、両基板Ｓを全面にわたって均一に加圧している状態となるように、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの伸縮制御を行う。次に、すべての圧力センサ２５の出力値がほぼ同一となったときの圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの長さを計測して、計測した圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ長さをコントローラ８が備えるメモリなどの記憶手段に予め記憶する。

そして、図６に示す両基板Ｓの接触時の状態から、両基板Ｓの高加圧状態に移行するときに、記憶手段に記憶した値を利用して圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの長さを制御することにより、両基板Ｓの接触時および高加圧時のステージ２１等の傾きを異ならせることができる。このような構成とすれば、両基板Ｓの接触時から、両基板Ｓを高加圧力で加圧するまで、常に良好に両基板Ｓを加圧できる。なお、両基板Ｓの接触時の状態から高加圧状態に移行するときに、圧電素子２４ａ，２４ｂ，２４ｃの長さを記憶手段に記憶された長さへとステップ状に変化させてもよい。このような構成としても、両基板Ｓ間に働く静止摩擦力により、両基板Ｓ間にずれが生じることはなく、両基板Ｓを全面にわたって均一に加圧できる。

次に、図９ないし図１２を参照して、ナノインプリント装置１により、大判の基板Ｓに原板の凹凸パターンを連続的に転写するときの一例について図１も参照しつつ説明する。図９は基板Ｓに形成された転写液層ＵＶＲに原板Ｍの凹凸パターンを連続的に転写する状態を示す図である。また、図１０は基板Ｓを移動するＸ−Ｙ粗動テーブル９の構成を示す図である。また、図１１および図１２はナノインプリント装置１の要部拡大図であって、特にＸ−Ｙ粗動テーブル９の構成を示し、それぞれ異なる状態を示す図である。

本実施形態のナノインプリント装置１は、ステージ２１および基板受２６に載置された基板ＳをＸ−Ｙ粗動テーブル９により粗く移動することで、大判の基板Ｓに塗布などして形成された転写液層ＵＶＲの所定の少領域ＳＡに原板Ｍの凹凸パターンを連続して転写（インプリント）できる。図１０に示すように、Ｘ−Ｙ粗動テーブル９は、Ｘ軸９１と、Ｘ軸９１に沿って移動可能に、Ｘ軸９１にほぼ直交して設けられたＹ軸９２と、Ｙ軸９２に沿って移動可能に設けられた基板支持部９３とを備えている。このような構成とすれば、図１１に示すように、ステージ２１および基板受２６に載置された基板Ｓを、Ｙ軸９２をＸ軸９１に沿って移動することによりＸ方向に移動することができ、基板支持部９３をＹ軸９２に沿って移動することによりＹ方向に移動することができる。

また、Ｘ−Ｙ粗動テーブル９は基板Ｓをステージ２１に接触した状態で基板Ｓを移動させ、基板Ｓの移動後はアライメント移動するステージ２１に接触配置している。また。基板Ｓは粗動テーブル９の基板支持部９３（基板保持治具）により移動されるが、治具９３は基板Ｓより多少大きめに構成されたガイドとなっており、基板Ｓの移動後に治具位置を微小移動することにより、基板Ｓと粗動テーブル９との間に隙間を作り、基板Ｓをアライメントするための微小移動を行うことができるようにしている。

したがって、図１１に示すように、コントローラ８から制御指令を与えることでＸ−Ｙ粗動テーブル９を駆動して、基板Ｓ上に形成された転写液層ＵＶＲの全領域のうち、原板Ｍの凹凸パターンを転写したい領域がステージ２１の上に位置するように基板Ｓを粗く動かすことができる。次に、アライメント手段４を駆動して、原板Ｍと基板Ｓとの高精度アライメントを行うことで、基板Ｓ上の転写液層ＵＶＲに原板Ｍの凹凸パターンを高い位置精度で転写できる。そして、図１２に示すように、Ｘ−Ｙ粗動テーブル９の駆動により基板Ｓを移動してアライメント手段４による高精度アライメントを行った後に、原板Ｍの凹凸パターンの転写液層ＵＶＲへの転写を繰返すことで、基板Ｓの転写液層ＵＶＲに連続して原板Ｍの転写液層ＵＶＲへ凹凸パターンを転写できる。

１．インプリント方法の一例
次に、図１３および図１４を参照して、インプリント方法の一例について説明する。図１３はインプリント方法の一例を示す図である。また、図１４は図１３に示すインプリント方法を示す図であり、（ａ）ないし（ｄ）はそれぞれ異なる状態を示す。図１３に示すように、このインプリント方法の一例では、基板Ｓ上に紫外光により硬化する光硬化型樹脂が塗布されて形成された一層構造の転写液層ＵＶＲに、原板Ｍが有する凹凸パターンＰをインプリントするように構成されている。この転写液層ＵＶＲは、ウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ウレタンアクリレート系などの種々の光硬化型樹脂により形成することができる。

図１４（ａ）に示すように、まず、原板Ｍの凹凸パターンＰと基板Ｓ上の転写液層ＵＶＲとが接触しない状態でＸ−Ｙ粗動テーブル９を駆動して、原板Ｍおよび基板Ｓの両アライメントマークＡＬを、両アライメントマークＡＬが重なる方向（同図中の太線矢印で示す原板Ｍ側の上方向）から認識手段３で読取ることにより粗いアライメントを行う。そして、同図（ｂ）に示すように、Ｚ軸４３を上方に移動して、原板Ｍの凹凸パターンＰと転写液層ＵＶＲとを接触させる。

次に、図１４（ｃ）に示すように、原板Ｍの凹凸パターンＰ面が基板Ｓ上の転写液層ＵＶＲに接触した状態でアライメント手段４を駆動して、原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬを、両アライメントマークＡＬが重なる方向から認識手段３により同時に撮像して得られた１つの画像からその形状を検出し、原板Ｍと基板Ｓとの高精度アライメントを行う。そして、同図（ｄ）に示すように、Ｚ軸４３をさらに上方に移動して任意の加圧力で基板Ｓを原板Ｍへ押付けるとともに、カメラテーブル３１を駆動することにより、ファイバーレンズ３２をガラス窓７の上方に配置する。続いて、転写液層ＵＶＲの全領域のうち、ＳｉＯ_２により構成される原板Ｍが接触する領域に部分的に紫外光が照射される。これにより、転写液層ＵＶＲのうち、原板Ｍの凹凸パターンＰが接触している部分が硬化して、当該部分への凹凸パターンＰのインプリントが完了する。

このような構成とすれば、原板Ｍの凹凸パターンＰ面が基板Ｓ上に塗布された転写液層ＵＶＲに接触した状態で、原板Ｍおよび基板Ｓのそれぞれに形成されたアライメントマークＡＬを認識手段３により同時に読取ることにより原板Ｍと基板Ｓとのアライメントを行っているため、従来のように原板Ｍおよび基板Ｓに対して特殊な加工を施さなくとも、原板Ｍが有する凹凸パターンＰを容易にかつ高い位置精度で基板Ｓ上の転写液層ＵＶＲにインプリントできる。しかも、認識手段３により原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬを読取ることで、原板Ｍと基板Ｓとのアライメントを行っているため、原板Ｍおよび基板Ｓにアライメントに伴う破損が生じるおそれがない。

また、上記したインプリント方法の一例の構成とすれば、転写液層ＵＶＲを樹脂液層により構成しているので、原板Ｍの凹凸パターンＰがインプリントされた当該樹脂液層（転写液層ＵＶＲ）をマスクとして基板Ｓに回路パターンと容易に形成できる。

また、上記したインプリント方法の一例の構成とすれば、光硬化型樹脂は粘性が低いものが多く、粘性の低い光硬化型樹脂を転写液層ＵＶＲとすることで、原板Ｍの凹凸パターンＰ面が基板Ｓ上に塗布された転写液層ＵＶＲに接触した状態で、原板Ｍと基板Ｓとのアライメントを容易に行うことができる。

２．インプリント方法の他の例
次に、図１５および図１６を参照して、インプリント方法の他の例について説明する。図１５はインプリント方法の他の例を示す図である。また、図１６は図１５に示すインプリント方法を示す図であり、（ａ）ないし（ｄ）はそれぞれ異なる状態を示す。図１５に示すように、このインプリント方法の他の例が、上記したインプリント方法の一例と異なる点は、紫外光により硬化する光硬化型樹脂が塗布されて形成された基板Ｓ上の転写液層ＵＶＲが、ベース液層ＢＲを下層とし、ベース液層ＢＲよりも粘性の低い潤滑液層ＬＲを上層とする２層構造である点である。そして、このように２層構造に構成された転写液層ＵＶＲに原板Ｍが有する凹凸パターンＰがインプリントされるように構成されている。

図１６（ａ）に示すように、まず、原板Ｍの凹凸パターンＰと基板Ｓ上の転写液層ＵＶＲとが接触しない状態でＸ−Ｙ粗動テーブル９を駆動して、原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬを、両アライメントマークＡＬが重なる方向（同図中の太線矢印で示す原板Ｍ側の上方向）から認識手段３で読取ることにより、原板Ｍと基板Ｓとの粗いアライメントを行う。そして、同図（ｂ）に示すように、Ｚ軸４３を上方に移動して、原板Ｍの凹凸パターンＰと潤滑液層ＬＲ（転写液層ＵＶＲ）とを接触させる。

次に、図１６（ｃ）に示すように、原板Ｍの凹凸パターンＰ面が基板Ｓ上の潤滑液層ＬＲに接触した状態でアライメント手段４を駆動して、原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬを、両アライメントマークＡＬが重なる方向から認識手段３により同時に撮像して得られた１つの画像からその形状を検出し、原板Ｍと基板Ｓとの高精度アライメントを行う。そして、同図（ｄ）に示すように、Ｚ軸４３をさらに上方に移動して任意の加圧力で基板Ｓを、原板Ｍの凹凸パターンＰがベース液層ＢＲに接触するように原板Ｍへ押付けるとともに、カメラテーブル３１を駆動することにより、ファイバーレンズ３２をガラス窓７の上方に配置する。続いて、転写液層ＵＶＲのうち、ＳｉＯ_２により構成される原板Ｍの位置へ部分的に紫外光が照射される。これにより、転写液層ＵＶＲのうち、原板Ｍの凹凸パターンＰが接触している部分が硬化して、当該部分への凹凸パターンＰのインプリントが完了する。そして、同図（ｄ）に示すように、Ｚ軸４３をさらに上方に移動して任意の加圧力で基板Ｓを原板Ｍへ押付けるとともに、カメラテーブル３１を駆動することにより、ファイバーレンズ３２をガラス窓７の上方に配置する。続いて、転写液層ＵＶＲの全領域のうち、ＳｉＯ_２により構成される原板Ｍが接触する領域に部分的に紫外光が照射される。これにより、転写液層ＵＶＲのうち、原板Ｍの凹凸パターンＰが接触している部分が硬化して、当該部分への凹凸パターンＰのインプリントが完了する。

このような構成とすれば、原板Ｍの凹凸パターン面がベース液層ＢＲよりも粘性の低い潤滑液層ＬＲに接触した状態で原板Ｍと基板Ｓとのアライメントを行うことで、原板Ｍが有する凹凸パターンＰを容易にかつ高い位置精度で基板Ｓ上の転写液層ＵＶＲにインプリントできる。

＜第２実施形態＞
本発明の転写装置の第２実施形態であるナノインプリント装置１について図１７を参照して説明する。図１７はナノインプリント装置１００の構成を示す図である。このナノインプリント装置１００が第１実施形態のナノインプリント装置１と異なる点は、Ｘ−Ｙテーブル４１の代わりにピエゾ駆動手段２１５を有する駆動ユニット２００を備え、この駆動ユニット２００によりステージ１２１を移動して、原板Ｍと基板Ｓとの高精度アライメントを行っている点である。また、ナノインプリント装置１においてＸ−Ｙテーブル４１が配設された箇所には、プリズムやミラーにより構成された導光路４２を有する土台１４１が配設されており、真空チャンバー５外に配設された光源３４から、アライメント用の赤外光または転写液層硬化用の紫外光を原板Ｍおよび基板Ｓに照射可能に構成されている。その他の構成は上記第１実施形態と同様であるため、同一の構成には相当符号を付してその構成および動作の説明を省略する。以下、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図１７に示すように、平面調整機構１０２はナノインプリント装置１００が備える真空チャンバー５内に配設されており、この平面調整機構１０２が上記した駆動ユニット２００を備えている。この駆動ユニット２００については後で詳細に説明する。このナノインプリント装置１００では、真空ポンプ６により真空チャンバー５内を真空引きすることにより、原板Ｍの凹凸パターンの基板Ｓの転写液層へのインプリントを真空中で行うことができる。また、真空チャンバー５の上部にはガラス窓７が設けられており、認識手段３はガラス窓７を介して原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬを読み取り、ガラス窓７を介して基板Ｓに塗布された紫外線硬化型樹脂液層に紫外光を照射することができる。

一方、真空チャンバー５の側面にガラス窓５ａが構成されており、真空チャンバー５外に設けられた光源３４から、赤外光または紫外光を真空チャンバー５内に入射可能に構成されている。光源３４から真空チャンバー内に入射された光は土台１４１に設けられた導光路１４１ａによって原板Ｍ、基板Ｓおよびカメラ３３に導光される。このような構成とすれば、例えば原板ＭがＳｉなどの可視光を透過しない材質により構成されている場合には、下方から赤外光をカメラ３３へと導光することで、カメラ３３は原板Ｍおよび基板ＳのアライメントマークＡＬを同時に読取ることができる。また、原板Ｍが紫外光を透過できない材質により構成されている場合には、下方から紫外光を基板Ｓ上の転写液層ＵＶＲに導光することで、転写液層ＵＶＲを硬化して原板Ｍの凹凸パターンＰを転写液層ＵＶＲにインプリントできる。

次に、平面調整機構（本発明の「アライメント手段」に相当）１０２について図１８も参照して説明する。図１７に示すように、平面調整機構１０２は、図示省略されたヒータを備え、静電チャックや機械チャックなどが設けられて基板Ｓを載置して保持可能に構成されたステージ１２１と、ステージ１２１の下面側にステージ１２１と接離自在に設けられた半球体１２２と、半球体１２２を接離自在に支持する球面軸受１２３と、ステージ１２１を下面側から伸縮することで押圧してステージ１２１の傾きを制御するとともにステージ１２１をＸ−Ｙ方向およびθ（回転）方向に移動する３個の駆動ユニット２００と、駆動ユニット２００それぞれの下方に配設され、ステージ１２１への荷重を検出可能な圧力センサ２５とを備えている。

図１８に示すように、駆動ユニット２００は、後で説明する駆動部２１９（図１９参照）の基台２０３の下方に上下方向に伸縮可能な補助昇降用圧電素子２２７を設けており、基台２０３、受台２１７、昇降用圧電素子２０５、下部連結体２０７、ピエゾ駆動手段２１５、支持足２１３および補助昇降用圧電素子２２７が一体となって駆動ユニット２００を構成している。

次に、図１９ないし図２３を参照して、図１９に示す駆動部２１９について詳細に説明する。図１９は駆動部の正面図である。図２０は駆動部の一部の平面図である。図２１は駆動部によるウォーキング動作の説明図である。図２２は駆動部によるウォーキング動作の説明図である。図２３はステージを位置決めする位置決め動作の説明図である。

駆動部２１９は以下のように構成されている。すなわち、図１９および図２０に示すように、平板状の基台２０３上に昇降用圧電素子２０５が配設され、この昇降用圧電素子２０５上に下部連結体２０７を介して３個の駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃが連結され、これら駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃ上には上部連結体２１１を介して上下方向に長尺の支持足２１３が連結、支持されている。ここで、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃおよび上部連結体２１１によりピエゾ駆動手段２１５が構成されている。

また、基台２０３には受台２１７が立設され、この受台２１７の上部中央の開口２１７ａを支持足２１３が昇降するようになっており、支持足２１３は各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃの上下方向への伸縮によって、支持足２１３の先端（上端）が受台２１７の上面よりも上、下に移動する。そして、基台２０３、受台２１７、昇降用圧電素子２０５、下部連結体２０７、ピエゾ駆動手段２１５および支持足２１３が一体となった駆動部２１９が形成され、例えば図２３に示すように、この駆動部２１９を有する３個の駆動ユニット２００がほぼ円周上に配列されて平面調整機構１０２が構成される。

さらに、受台２１７の上面には、半導体ウエハなどの基板を保持する例えば円板状のステージ１２１が載置され、支持足２１３の先端の移動に伴い、ステージ１２１が受台２１７上から持ち上げられて移動されるようになっており、複数の駆動ユニット２００（駆動部２１９）の支持足２１３が協調して動くことにより、ステージ１２１が所定方向に移動（回転も含む）されてステージ１２１に保持された半導体ウエハ等の基板が所定の位置に位置決めされる。

駆動ユニット２００の動作を、駆動部２１９の動作を中心に簡単に説明すると、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃにコントローラ８により電圧を印加して各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを上方へ伸長変位させて支持足２１３の先端を受台２１７の上面よりも上方に突出させる。これにより、受台２１７上のステージ１２１を一旦受台２１７から持ち上げ、この状態からコントローラ８による各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃへの印加電圧を制御して各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを適宜伸縮させ、支持足２１３を例えば一方向に移動させてステージ１２１を平行移動させる。

その後、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃに伸長時とは逆の電圧印加により圧縮変位させ、これにより支持足２１３の先端を受台２１７の上面よりも下方に沈ませて支持足２１３を下動させ、ステージ１２１を再び受台２１７上に載置する一方、支持足２１３を元の位置に復帰させ、このような動作を繰り返してステージ１２１を所定の位置まで移動させ、ステージ１２１に保持された半導体ウエハなどの基板を所定位置に位置決めするのである。このとき、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃの伸縮により各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃの先端が水平方向と高さ方向に移動し、支持足２１３の先端が水平方向および高さ方向に移動可能となっている。また、圧電素子の配置構成としては平面方向と高さ方向を分離した構成であってもよい。

駆動ユニット２００（駆動部２１９）を上記のように構成すれば、受台２１７と支持足２１３との距離を近づけることができ、コンパクトな構成とすることができる。また、受台２１７と支持足２１３との距離を小さくすることができるため、ピエゾ駆動手段２１５を駆動して支持足２１３によりステージ１２１を受台２１７から持ち上げるときに、ステージ１２１の受台２１７との接触面のうねりや凹凸による影響を最も小さくすることができる。

なお、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃは電圧が印加されることにより伸縮する素子のことであって、その材質はどのようなものであってもよい。また、駆動ユニット２００は、ステージ１２１が載置されてその荷重を支持する受台２１７を備えているため、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃと連結された支持足２１３のみでステージ１２１を支持する場合に比べ、ステージ１２１に加えられる圧力に対する耐久性を向上させることができる。

次に、平面調整機構１０２における駆動ユニット２００（駆動部２１９）のウォーキング動作について図２１ないし図２３を参照して説明する。

まず、駆動部２１９の動作を詳述すると、図２１および図２２に示すように、支持足２１３の先端が受台２１７の上面よりも下方に沈んだ状態を初期状態として、コントローラ８から各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃのそれぞれに任意に電圧印加し、ステージ１２１を移動させる矢印Ｄの方向と反対方向に支持足２１３を傾ける（図２１、図２２のステップＳ１）。

続いて、支持足２１３を傾けた状態で各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを伸長変位させて支持足２１３の先端を受台２１７の上面よりも上方に突出させ、支持足２１３によりステージ１２１を持ち上げてステージ１２１を受台２１７から浮上させる（図２１、図２２のステップＳ２）。そして、支持足２１３の先端によりステージ１２１を持ち上げた状態で、コントローラ８による印加電圧を制御して各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを変位させ、支持足２１３の先端を矢印Ｄの方向に傾けることでステージ１２１を矢印Ｄの方向に移動させる（図２１、図２２のステップＳ３）。

その後、コントローラ８により印加電圧を制御して各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを圧縮変位させて支持足２１３の先端を受台２１７の上面よりも下方に沈み込ませ（図２１、図２２のステップＳ４）、さらに支持足２１３の傾きを初期状態に戻すと、１回のウォーキング動作が終了することとなる（図２１、図２２のステップＳ５）。

次に、このような平面調整機構１０２の各駆動ユニット２００（駆動部２１９）のウォーキング動作により位置決めされるステージ１２１の位置決め動作について図２３を参照して説明する。図２３に示すように、平面調整機構１０２を構成する３個の駆動ユニット２００のウォーキング動作を適宜組み合わせることにより、ステージ１２１のＸ、Ｙ、θ（回転）方向への移動および、３方向への移動を組み合わせた位置決め動作を行なうことができる。

例えば、図２３（ａ)に示すように、各駆動ユニット２００の支持足２１３を同時に同じＸ方向に移動させると、ステージ１２１をＸ方向に移動させることができ、同図（ｂ)に示すように、各駆動ユニット２００の支持足２１３を同時に同じＹ方向に移動させると、ステージ１２１をＹ方向に移動させることができ、同図（ｃ)に示すように、各駆動ユニット２００の支持足２１３を同時に円板状のステージ１２１の円周の接線方向にそれぞれ移動させると、ステージ１２１をθ方向に回転移動させることができ、駆動ユニット２００の支持足２１３の移動方向を逆にすると、ステージ１２１をθ方向と逆方向に回転させることができる。

なお、必要に応じて、コントローラ８による各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃへの電圧印加時に、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃの収縮動作におけるクリープ特性を、目標とする各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃの伸縮量に対する目標電圧に対し、一旦オーバーシュートさせて目標電圧に戻すクリープ補正動作を行なうのが望ましい。こうすると、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを最終の目標変位に精度よくかつ迅速に制御することが可能になり、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを用いた平面調整機構１０２の応答性を改善できて高速でかつ高精度な位置決めを行なうことができる。

このような構成によれば、平面調整機構１０２によりステージ１２１を移動することで、原板Ｍと基板Ｓとのアライメントを非常に高い位置精度で行うことができる。また、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃの下方に各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを同時に昇降させる昇降用圧電素子２０５を設けたため、昇降用圧電素子２０５の伸縮によって各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを同時に昇降させることができ、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃの伸縮量の不足を昇降用圧電素子２０５の昇降によって補うことが可能になり、支持足の受台からの突出量を確保するために受台上面を計測しながら研磨するなどの従来必要であった無駄な作業が不要になる。

また、受台２１７と、一足の支持足２１３を有する駆動ユニット２００により、ウォーキング動作を実行可能であるため、ウォーキング動作を実行するのに支持足２１３が２本必要であった従来の構成に比べ、装置のコンパクト化および製造コストの抑制を図ることができる。

なお、支持足２１３が２足であれば、支持足２１３のステージ１２１への支持の切換時に、両方の支持足２１３は揺動中であるので支持足２１３とステージ１２１との間で滑りが生じ、その結果、位置ずれが生じるため、目的とする動作を得られなかった。しかしながら、上記した構成とすれば、支持足２１３が１足でウォーキング動作が可能となるため、支持足２１３とステージ１２１との間での滑りの発生を抑制でき、目的とするステージ１２１の移動を行なうことが可能となる。

また、図２３に示すように、平面調整機構１０２として、駆動ユニット２００を任意の円周上に位置するように３個備えれば、９個の駆動用圧電素子によりステージ１２１の全ての方向への移動が可能となり、装置のコンパクト化およびコストの抑制を図ることが可能になる。

さらに、３個の駆動ユニット２００が有する支持足２１３の３つの先端により任意の平面が規定されるため、ステージ１２１の支持足２１３との接触面が平面であれば、ウォーキング動作中であっても、ステージ１２１と支持足２１３とは常に接触することとなるため、ステージ１２１と支持足２１３との間の滑りを抑制でき、非常に好ましい。

また、上記した平面調整機構１０２は、各駆動用圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを有する駆動ユニット２００による高精度な位置制御と、受台２１７による高耐荷重性とを兼ね備えたものである。

また、平面調整機構１０２は、圧力センサ２５の出力を利用して、ステージ１２１と原板Ｍとの間の平行度調整を行うことができる。すなわち、まず、サーボ機構４５を駆動して、圧力センサ４２によりステージ１２１と原板Ｍとの接地が検出されるまでＺ軸４３を上方に移動する。そして、半球体１２２が球面軸受１２３を摺接することによるステージ１２１と原板Ｍとの倣いが完了した後、さらに、３つの圧力センサ２５の出力が一致するように駆動ユニット２００の圧電素子の伸縮制御を行うことで、原板Ｍとステージ１２１との平行度を高精度に調整できる。

このとき、上記した昇降用圧電素子２０５を第１の昇降用圧電素子とし、補助昇降用圧電素子２２７を第２の昇降用圧電素子として、例えば接合において、ステージ１２１上の基板Ｓとガラス窓７下部の位置に保持された基板Ｓなどの接触対象と接触させる際には、両者の位置ずれを防ぐ必要があるため、第１の昇降用圧電素子である昇降用圧電素子２０５により両基板Ｓの平行調整を行えば、効果的に平行調整できて位置ずれを防止できる（図２４参照）。

一方、両基板Ｓを加圧して接合するときは、均一荷重をかけるための平行調整が必要になり、第２の昇降用圧電素子である補助昇降用圧電素子２２７により両基板Ｓの平行調整を行えば、加圧時の平行調整を効果的に行なって均一荷重をかけることができる（図２５参照）。このとき、接触時の位置ずれを回避したり、加圧時の荷重を均一にするためには、数μｍ以内の微妙な平行調整が必要となるが、昇降用圧電素子２０５を使用することで可能となる。また、加圧時には支持足２１３は下降して受台２１７でテーブル１２１を支持しているため、基台２０３下の補助昇降用圧電素子２２７との２段構成とすることで接触時の平行調整と加圧時の平行調整を分離独立して調整することが可能となり好ましい。なお、図２４および図２５はそれぞれ平面調整機構１０２の動作の一例を示す図である。

次に、図２６を参照して平面調整機構１０２の制御方法の一例について説明する。図２６は主に基板Ｓの中央部が加圧されている状態を示す図である。同図に示すように、コントローラ８からの制御指令より、圧電素子２０５，２２７が縮むように駆動制御された状態で、Ｚ軸４３を上方に移動してステージ１２１に載置された基板Ｓと原板Ｍとを接触して加圧することで、球面軸受１２３によりステージ１２１（半球体１２２）が支持された基板Ｓの中央部を重点的に加圧することができる。このような構成とすれば、中央部に溜まった空気が基板Ｓの周縁部側へ押し出されるため、特に、基板中央部付近にボイドが発生するのを防止できる。

次に、図２７を参照して平面調整機構２の制御方法の他の例について説明する。図２７は基板Ｓの主に周縁部が加圧されている状態を示す図である。同図に示すように、コントローラ８からの制御指令より、圧電素子２２７が伸びるように駆動制御した状態で、Ｚ軸４３を上方に移動してステージ１２１に載置された基板Ｓと原板Ｍとを接触して加圧することで、受台２１７によりステージ１２１が支持された基板Ｓの周縁部を重点的に加圧することができる。このような構成とすれば、周縁部に雰囲気封止用の枠体を形成した基板Ｓと、原板Ｍの代わりにステージ１２１の上方の保持機構に保持された蓋となる基板Ｓとを接合することにより、両基板Ｓ間の枠体に囲まれた部分に任意の雰囲気を封止するときに、基板Ｓの周縁部を重点的に加圧できるため、枠体と蓋となる基板Ｓとを良好に接合できる。

以上のように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の方法により、基板Ｓ上に形成された転写液層ＵＶＲに、原板Ｍが有する凹凸パターンを高い位置精度でインプリントすることができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、転写液層として、光硬化型樹脂以外の樹脂として、低粘性であって、熱以外の何らかのエネルギーを与えることにより硬化できる樹脂を採用してもよい。また、アライメントの際にステージ２１側から認識手段により両アライメントマークを同時に撮像するようにしてもよい。

ＵＶ（紫外光）を照射する方法は上部のガラス窓７から照射する方法と合わせて、下部の窓ガラス５ａなどを介してステージ２１側から照射することもできる。また、ＬＥＤをステージ２１などに複数個埋め込むことで平坦な基板Ｓ上とすることもでき、ＬＥＤをステージ２１下部に埋め込むことでチャンバー５外部から紫外光を照射する必要がなくなる。

原板Ｍはガラス以外に金属であってもよい。この場合は、低温での加熱方法により転写液層としての樹脂を硬化させたり、下部ステージ２１側から転写液層としての樹脂にＵＶ（紫外光）を照射すればよい。また、アライメント用のアライメントマークＡＬは原板Ｍや基板Ｓに穴を形成し、これをアライメントマークＡＬとすることもできる。

また、上記第２実施形態のように、駆動ユニット２００を用いてステージ１２１をウォーキング動作させるときは、下部の補助昇降用圧電素子２２７以外に駆動部２１９の昇降用圧電素子２０５をステージ１２１の平行調整用に使用することもできる。

また、補助昇降用圧電素子２２７または駆動部２１９の圧電素子２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃ，２０５を伸ばすことにより半球体１２２と球面軸受１２３との間に隙間を空けた状態で、基板Ｓどうし、または基板Ｓと原板Ｍとを接触させることで、接触時の微小な接地圧力を補助昇降用圧電素子２２７下部の圧力センサ２５で検出することができる。そこのようにすれば、下部のＺ軸４３に取り付けられた圧力センサ４２より微小な力を検知することができる。これはＺ軸４３に取り付けられた圧力センサ４２はステージ１２１を保持するための剛性が要求されるため圧力に対しても感度が悪くなるからである。

また、第１実施形態においては、Ｚ軸のθ方向の回転はサーボモータを使用したが第２実施形態においては、円周状に配置された駆動ユニット２００でテーブル１２１をθ方向に移動することにより、より高位置精度でテーブル１２１を位置決めできる。

１，１００ ナノインプリント装置（転写装置）
３ 認識手段
４ アライメント手段
１０２ 平面調整機構（アライメント手段）
ＡＬ アライメントマーク
Ｐ 凹凸パターン
Ｓ 基板
Ｍ 原板
ＵＶＲ 転写液層
ＬＲ 潤滑液層
ＢＲ ベース液層

Claims (5)

1. 原板が有する凹凸パターンを基板上に塗布された転写液層にインプリントする転写方法において、
   １つの認識手段により、前記原板の凹凸パターン面が前記転写液層に接触した状態で、前記原板および前記基板それぞれに形成されたアライメントマークを該両アライメントマークが重なる方向から同時に撮像して得られた１つの画像から、前記両アライメントマークの位置を別々に認識処理し、前記両アライメントマークの画像の相対的な位置関係に基づき前記原板と前記基板とのアライメントを行うことを特徴とする転写方法。
2. 前記認識手段は、同時に撮像した前記両アライメントマークの画像のうち、ぼやけた画像に対してベクトル相関法による画像処理を施してエッジを検出して当該アライメントマークの形状を検出することを特徴とする請求項１に記載の転写方法。
3. 前記原板および前記基板それぞれに形成された前記アライメントマークの形状が異なっており、一方の外周が他方の外周に重ならない形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の転写方法。
4. 原板が有する凹凸パターンを基板上に塗布された転写液層にインプリントする転写装置において、
   前記原板および前記基板のそれぞれに形成されたアライメントマークを撮像する機能を有する１つの認識手段と、
   前記認識手段による前記原板および前記基板の前記アライメントマークの認識に基づいて前記原板と前記基板とをアライメントするアライメント手段とを備え、
   前記アライメント手段は、
   前記原板の凹凸パターン面が前記転写液層に接触した状態で、前記認識手段により、前記原板および前記基板それぞれに形成されたアライメントマークを該両アライメントマークが重なる方向から同時に撮像して得られた１つの画像から前記両アライメントマークの位置を別々に認識処理し、前記両アライメントマークの画像の相対的な位置関係に基づき前記原板と前記基板とのアライメントを行うことを特徴とする転写装置。
5. 前記認識手段は、同時に撮像した前記両アライメントマークの画像のうち、ぼやけた画像に対してベクトル相関法による画像処理を施してエッジを検出して当該アライメントマークの形状を検出することを特徴とする請求項４に記載の転写装置。

Images