KR101413873B1 - 롤러 몰드의 제작 장치 및 제작 방법 - Google Patents

Abstract

롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동에 기인해서 묘화 패턴이 불선명해지는 것을, 비용 증가를 억제하면서 억제한다. 이것을 실현하기 위해서, 롤러 몰드 제작 장치(1)는 전자 빔 조사 장치(2)와, 전자 빔의 일부를 투과시키는 개구부를 갖고, 레지스트 위에 동시 묘화하는 복수 개의 빔을 형성하는 마스크(3)와, 롤러 몰드(100)를 회전축(8) 주위로 회전시키는 회전 구동 장치(4)와, 롤러 몰드(100)의 회전축(8) 방향으로의 회전 요동 변위량을 검출하는 변위량 검출 센서(5)와, 제어 장치(6)와, 상기 제어 장치(6)로부터의 제어 신호를 기초로 하여 전자 빔에 의한 묘화 위치를 롤러 몰드(100)의 회전축(8) 방향으로의 변위에 추종시키는 작동기(7)를 구비하고, 롤러 몰드(100)의 회전축(8) 방향으로의 회전 요동 변위에 기인하는 레지스트의 노광 위치의 어긋남을 억제한다.

Description

롤러 몰드의 제작 장치 및 제작 방법 {ROLLER MOLD MANUFACTURING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 롤러 몰드의 제작 장치 및 제작 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게 설명하면, 본 발명은 롤러 몰드에 대한 묘화의 정밀도를 향상시키기 위한 기술 개량에 관한 것이다.

종래, LED나 LD 등의 광학 디바이스의 표면, 혹은 내부에 빛의 파장 정도의 주기 구조를 만드는 것에 의해 광학 디바이스의 특성을 제어하거나, 혹은 개량하는 것이 행해지고 있다. 이러한 목적의 주기 구조는 다양한 미세 가공에 의해 만들어지지만, 그 중에서도 현재 무엇보다 유력시되고 있는 기술 중 하나로 나노 임프린트 기술이 있다. 나노 임프린트의 누름형 전사에 사용되는 몰드(누름형)는, 일반적으로 광학적인 노광 장치에 의해 제작되어 있다.

여기서, 누름형 전사에 사용되는 몰드로서는 평판 프레스에 사용되는 평판 형상의 몰드 외에, 회전하면서 필름에 연속 전사할 수 있는 롤러 형상의 몰드(롤러 몰드)가 개발되어 있다. 종래, 롤러 몰드는, 예를 들어 금속 박막 등의 가요성 재료를 롤러에 부착함으로써 제작되어 있지만, 이 경우에는 부착하는 몰드에 틈새가 있으므로, 롤러의 1회전으로 패턴에 이음매가 남는 경우가 있다. 이러한 점에서, 롤러 몰드를 회전시키면서 노광해서 패턴을 묘화하는 방법에 따르면, 이러한 문제를 회피할 수 있다.

그런데 롤러 몰드를 회전시키면서의 노광 시에는, 종래 전자 빔을 렌즈에 의해 수렴시켜 레지스트 위에 조사해 묘화하는 방법(도 5 참조)이 행해지고 있지만, 이 밖에, 렌즈에 의해 대략 평행광으로 한 전자 빔을, 개구 패턴이 형성된 스텐실 마스크에 조사하고, 투과한 복수 개의 전자 빔을 레지스트 위에 조사해서 동시 묘화하는 방법(도 6 참조)이 제안되어도 있다(예를 들어 특허 문헌 1 참조). 전자의 경우에는, 전자 빔을 수렴시킴으로써 당해 수렴 위치에 있어서의 출력을 높일 수 있으므로, 레지스트 위로의 한 번의 조사로 소정의 묘화를 행하는 것(1회전 묘화)이 가능하지만, 한 번에 묘화할 수 있는 범위가 좁으므로 원하는 패턴 전체를 묘화하는 데 어느 정도의 시간을 필요로 한다(처리량이 적음). 한편, 후자의 경우에는, 넓은 범위에 전자 빔을 조사하므로 처리량을 크게 할 수 있다. 단, 후자의 경우, 빔을 수렴시키지 않고 조사하므로 각 조사 부위에 있어서의 출력은 높지 않다. 따라서, 롤러 몰드를 몇 번이나 주회시키면서 홈 형상 패턴(도 7, 도 8 참조)을 서서히 깊게 형성하는 다회전 묘화나, 주회 수는 적으면서도 저속 회전에 의해 묘화를 행하는(또, 이러한 몰드 패턴은 그 형태로부터 라인 앤드 스페이스라고도 불린다. 도 7 참조) 등, 묘화 대상 영역으로의 빔 조사 시간을 어느 정도 길게 할 필요가 있다.

일본 특허 출원 공개 제2009－274347호 공보

그러나 롤러 몰드를 회전시키면서 노광할 때, 범용의 베어링을 사용한 경우에는, 롤러의 회전과 수직 방향(즉 회전축 방향)으로, 당해 롤러의 회전에 동기하지 않는 요동이 발생함으로써, 롤러와 마스크의 상대 위치에 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 롤러 몰드 위에 그리는 패턴이 불선명해진다고 하는 점에서 문제다(도 8 중의 2점 쇄선 참조).

따라서, 본 발명은 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동에 기인해서 묘화 패턴이 불선명해지는 것을, 비용 증가를 억제하면서 억제할 수 있도록 한 롤러 몰드의 제작 장치 및 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명자는 다양한 검토를 행했다. 우선, 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동 현상을 발생시키는 2종류의 회전 요동, 즉 RRO(Repetitive Run Out)과 NRRO(Non Repetitive Run Out)에 착안해서 검토했다. RRO(회전 주기 요동)과 NRRO(비회전 주기 요동)은, 모두 회전축, 베어링에 있어서의 정밀도 오차 등에 기인하는, 롤러 몰드를 회전시키기 위한 기구에 특유한 요동이다. 단, RRO는 롤러 몰드의 회전 각도(회전 주기)에 대응한 요동의 성분이며, 주회마다 마찬가지의 궤적을 그리는[도 9의 (A) 참조] 것에 대하여, NRRO(비회전 주기 요동)은 회전 각도(회전 주기)에 대응하고 있지 않은 요동의 성분이며, 주회마다 궤적이 다르다[도 9의 (B) 참조]. 따라서, 롤러 몰드 위에 묘화하는 패턴이 불선명해지는 것을 억제하기 위해서는, 예측이 곤란한 NRRO(비회전 주기 요동)에 의한 회전 요동의 영향을 어떻게 배제할 수 있는지가 중요하다.

이와 같은 NRRO(비회전 주기 요동)에 대해서 더 검토한 발명자는, 공기 정압(또는 동압) 베어링에 착안했다. 공기 정압 베어링은, 에어 스핀들의 플랜지 등에 대하여 에어를 공급함으로써 축을 뜨게 하는 구조의 미끄럼 베어링이며, 그 특징적인 구조로부터 NRRO가 극소인 것이다(도 10 참조). 그러나 공기 정압 베어링은, 공급되는 에어의 압력으로 축을 뜨게 한다고 하는 구조에 기인하여, 내하중은 낮아질 수밖에 없다. 따라서, 롤면 길이(롤러 몰드의 축 방향 길이)가 긴 롤러 몰드에 적용하려고 하면 공기 정압 베어링의 현저한 대형화를 초래한다. 이것은, 롤러 몰드 제작 장치 전체의 현저한 대형화 및 비용 증가로 이어지는 것으로, 채용하는 것은 어렵다.

상술한 바와 같은 검토 결과를 기초로 하여, 회전 요동에 의한 영향을 어떻게 배제할 수 있는지에 대해서 다시 검토를 거듭한 본 발명자는, 과제의 해결에 결부되는 지식을 얻는 데 이르렀다. 본 발명은 이러한 지식을 기초로 하는 것이며, 패턴을 전사하기 위한 롤러 형상의 누름형인 롤러 몰드를 제작하는 장치에 있어서, 레지스트가 도포된 롤러 몰드에 대하여 전자 빔을 조사하는 전자 빔 조사 장치와, 상기 전자 빔 조사 장치로부터 조사된 전자 빔의 일부를 투과시키는 개구부를 갖고, 레지스트 위에 동시 묘화하는 복수 개의 빔을 형성하는 마스크와, 롤러 몰드를 회전축 주위로 회전시키는 회전 구동 장치와, 상기 회전 구동 장치에 의한 회전 시, 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동 변위량을 검출하는 변위량 검출 센서와, 상기 변위량 검출 센서에 의한 검출 신호를 수신하고, 전자 빔에 의한 롤러 몰드의 레지스트 위에서의 묘화 위치를 당해 롤러 몰드에 추종시키기 위한 제어 신호를 송신하는 제어 장치와, 상기 제어 장치로부터의 제어 신호를 기초로 하여 전자 빔에 의한 묘화 위치를 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 변위에 추종시키는 작동기를 구비하고, 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동 변위에 기인하는 레지스트의 노광 위치의 어긋남을 억제한다.

이와 같은 롤러 몰드 제작 장치에 있어서는, 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동이 발생한 경우, 변위량 검출 센서가 롤러 몰드의 회전축 방향 변위량(액시얼 변위량)을 검출하고, 제어 장치로 송신한다. 상기 검출 신호를 수신한 제어 장치는 작동기에 피드백 신호를 송신한다. 이 피드백 신호를 수신한 작동기는, 전자 빔에 의한 묘화 위치를 롤러 몰드에 추종시켜, 회전 요동 변위에 기인하는 레지스트 노광 위치의 어긋남을 억제한다. 이에 따르면, 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동에 기인해서 묘화 패턴이 불선명해지는 것을 억제할 수 있다. 게다가, NRRO가 극소인 공기 정압 베어링을 이용한 경우와 같이 비용 증가를 초래하는 일도 없다.

이러한 롤러 몰드 제작 장치에 있어서, 마스크의 개구부는 투과 후의 전자 빔을 복수 개의 평행광으로 하는 개구부인 것이 바람직하다.

또한, 롤러 몰드 제작 장치에 있어서의 작동기는, 예를 들어 마스크를 회전축 방향으로 이동시키는 것이다.

변위량 검출 센서는, 회전축 단부면의 회전축 방향으로의 변위량을 검출하는 것이 바람직하다. 이 경우, 변위량 검출 센서는 회전축 단부면의 회전 중심 부분의 변위량을 검출하는 것이 보다 바람직하다.

작동기는 압전 작동기인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 패턴을 전사하기 위한 롤러 형상의 누름형인 롤러 몰드를 제작하는 방법에 있어서, 전자 빔 조사 장치로부터 조사된 전자 빔을, 개구부가 형성된 마스크를 투과시켜서 레지스트 위에 동시 묘화하는 복수 개의 빔으로 하고, 레지스트가 도포된 롤러 몰드를 회전축 주위로 회전시켜, 당해 롤러 몰드에 대하여 마스크를 투과한 전자 빔을 조사하고, 회전 시의 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동 변위량을 검출하고, 상기 검출 신호를 기초로 하여, 전자 빔에 의한 롤러 몰드의 레지스트 위에서의 묘화 위치를 당해 롤러 몰드에 추종시킨다고 하는 것이다.

이러한 제작 방법에 있어서는, 마스크의 개구부를 투과시킨 후의 전자 빔을 복수 개의 평행광으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 작동기에 의해 마스크를 회전축 방향으로 이동시켜, 전자 빔에 의한 롤러 몰드의 레지스트 위에서의 묘화 위치를 당해 롤러 몰드에 추종시키는 것이 바람직하다.

또, 이러한 제작 방법에 있어서는, 회전축 단부면의 회전축 방향으로의 변위량을 검출함으로써, 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동 변위량을 검출하는 것이 바람직하다. 이 경우, 회전축 단부면의 회전 중심 부분의 변위량을 검출하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 롤러 몰드의 제작 장치는 온도 변화에 의한 영향을 받지 않는 시스템으로서 취급할 수 있는 절대 시스템과, 상기 절대 시스템을 규준으로 하여 마스크의 위치를 측정하는 마스크 위치 측정 센서와, 절대 시스템을 규준으로 하여 롤러 몰드의 위치를 측정하는 롤러 몰드 위치 측정 센서를 더 구비하고, 제어 장치는 롤러 몰드 위치 측정 센서 및 마스크 위치 측정 센서에 의한 측정 신호를 수신하고, 전자 빔에 의한 롤러 몰드의 레지스트 위에서의 묘화 위치의 어긋남을 최소화하기 위한 제어 신호를 송신하고, 작동기는 상기 제어 장치로부터의 제어 신호를 기초로 하여 롤러 몰드 및 마스크 중 적어도 한쪽을 움직여, 전자 빔에 의한 묘화 위치를 이동시키는 것이 바람직하다.

또한, 롤러 몰드의 제작 방법에 있어서는, 온도 변화에 의한 영향을 받지 않는 시스템으로서 취급할 수 있는 절대 시스템을 규준으로 하여 롤러 몰드의 위치를 측정하고, 다시 절대 시스템을 규준으로 하여, 마스크의 위치를 측정하고, 롤러 몰드와 마스크의 상대적 위치 어긋남이 발생한 경우에, 롤러 몰드의 위치 및 마스크 위치의 절대 시스템과의 차분을 기초로 하는 상대적 어긋남량을 검출하고, 롤러 몰드 및 마스크 중 적어도 한쪽을 움직여, 전자 빔에 의한 롤러 몰드의 레지스트 위에서의 묘화 위치의 어긋남을 최소화하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 패턴을 전사하기 위한 롤러 형상의 누름형인 롤러 몰드를 제작하는 방법에 있어서, 온도 변화에 의한 영향을 받지 않는 시스템으로서 취급할 수 있는 절대 시스템을 규준으로 하여 롤러 몰드의 위치를 측정하고, 다시 절대 시스템을 규준으로 하여, 전자 빔 조사 장치로부터 조사된 전자 빔의 일부를 투과시키는 마스크의 위치를 측정하고, 롤러 몰드와 마스크의 상대적 위치 어긋남이 발생한 경우에, 롤러 몰드의 위치 및 마스크 위치의 절대 시스템과의 차분을 기초로 하는 상대적 어긋남량을 검출하고, 롤러 몰드 및 마스크 중 적어도 한쪽을 움직여, 전자 빔에 의한 롤러 몰드의 레지스트 위에서의 묘화 위치의 어긋남을 최소화한다고 하는 것이다.

또한, 본 발명은 패턴을 전사하기 위한 롤러 형상의 누름형인 롤러 몰드를 제작하는 장치에 있어서, 레지스트가 도포된 롤러 몰드에 대하여 전자 빔을 조사하는 전자 빔 조사 장치와, 상기 전자 빔 조사 장치로부터 조사된 전자 빔의 일부를 투과시키는 개구부를 갖고, 레지스트 위에 동시 묘화하는 복수 개의 빔을 형성하는 마스크와, 롤러 몰드를 지지하는 롤러 지지 지그와, 롤러 몰드를 회전축 주위로 회전시키는 회전 구동 장치와, 온도 변화에 의한 영향을 받지 않는 시스템으로서 취급할 수 있는 절대 시스템과, 상기 절대 시스템을 규준으로 하여 마스크의 위치를 측정하는 마스크 위치 측정 센서와, 절대 시스템을 규준으로 하여 롤러 몰드의 위치를 측정하는 롤러 몰드 위치 측정 센서와, 상기 롤러 몰드 위치 측정 센서 및 마스크 위치 측정 센서에 의한 측정 신호를 수신하고, 전자 빔에 의한 롤러 몰드의 레지스트 위에서의 묘화 위치의 어긋남을 최소화하기 위한 제어 신호를 송신하는 제어 장치와, 상기 제어 장치로부터의 제어 신호를 기초로 하여 롤러 몰드 및 마스크 중 적어도 한쪽을 움직여, 전자 빔에 의한 묘화 위치를 이동시키는 작동기를 구비한다.

온도가 변화된 경우의 예를 들어 롤러 몰드와 마스크와의 상대적인 어긋남량은, 직접 검출할 수 있는 것이면 간편해서 수고가 적지만, 실제로는 온도 변화의 영향을 받아서 검출 수단 자체에도 위치 어긋남이 발생할 우려가 있다. 이러한 점에서, 본 발명에 있어서는 온도 변화의 영향이 매우 적은 절대 시스템을 설정하고, 이 절대 시스템을 규준으로 하여 롤러 몰드 등의 상대적 위치 어긋남을 측정한다. 측정된 위치 어긋남량은 절대 시스템에 있어서의 양으로서 측정되므로, 이들의 차분을 산출함으로써 마스크와 롤러 몰드와의 어긋남량을 항상 정확하게 검출할 수 있다. 이 검출 결과를 기초로 하면, 마스크와 롤러 몰드의 상대 위치의 어긋남을 최소화하도록 보정하여, 묘화 패턴이 불선명해져 버리는 것을 회피할 수 있다.

본 발명에 따르면, 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동에 기인해서 묘화 패턴이 불선명해지는 것을, 비용 증가를 억제하면서 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 있어서의 롤러 몰드 제조 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 롤러 몰드의 제작 방법의 일례를 나타내는 흐름도다.
도 3은 변위량 검출 센서의 설치 형태의 일례를 나타내는 롤러 몰드 제작 장치의 부분 확대도다.
도 4는 변위량 검출 센서의 검출 대상예인 회전축의 단부면에 있어서의 측정 모델을 도시하는 도면이다.
도 5는 롤러 몰드를 노광할 때, 전자 빔을 렌즈에 의해 수렴시켜서 레지스트 위에 조사해 묘화하는 모습을 도시하는 참고도다.
도 6은 롤러 몰드를 노광할 때, 렌즈에 의해 대략 평행광으로 한 전자 빔을 개구 패턴이 형성된 스텐실 마스크에 조사하고, 투과한 복수 개의 전자 빔을 레지스트 위에 조사해서 동시 묘화하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 7은 롤러 몰드에 형성되는 패턴 예를 나타내는 (A) 회전축 위의 롤러 몰드의 전체도와, (B) 롤러 몰드 표면의 전개도다.
도 8은 롤러 몰드에 형성된 홈 형상 패턴의 일례를 확대해서 도시하는 단면도다.
도 9는 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동 현상을 발생시키는 2종류의 회전 요동에 대해서 설명하기 위한, (A) RRO(회전 주기 요동)과, (B) NRRO(비회전 주기 요동)의, 각각의 회전 각도(회전 주기)에 대응한 요동을 나타내는 도면이다.
도 10은 공기 정압 베어링의 구조예를 참고로 하여 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시 형태에 있어서의 롤러 몰드 제조 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 12는 도 11에 있어서의 정전 용량 변위계 및 그 주변의 구성을 확대해서 도시하는 도면이다.
도 13은 롤 규준 단부면(롤러 몰드의 디퍼렌셜 간섭계 부근의 단부면)으로부터 거리(P)의 위치를 노광하고 있는 모습을 도시하는 롤러 몰드 등의 도면이다.
도 14는 노광 개시로부터 일정 시간 경과 후, 변형의 영향에 의해 스텐실 마스크의 중심 위치와 묘화 위치에 어긋남이 발생하고 있는 모습을 도시하는 롤러 몰드 등의 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 있어서의 롤러 몰드, 스텐실 마스크 등을 도시하는 도면이다.
도 16은 노광 테스트 개시로부터 6시간이 경과할 때까지의 변위계 측정값 α, β의 측정 결과를 도시하는 그래프다.
도 17은 롤러 몰드의 노광부의 현상 후의 일례를 나타내는 SEM상이다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 도시하는 실시 형태의 일례를 기초로 하여 상세하게 설명한다.

[제1 실시 형태]

도 1 등에 본 발명에 관한 롤러 몰드 제작 장치 및 제작 방법을 도시한다. 본 발명에 관한 롤러 몰드 제작 장치(1)는 패턴을 전사하기 위한 롤러 형상의 누름형인 롤러 몰드(100)를 제작하는 장치이며, 전자 빔 조사 장치(2), 스텐실 마스크(3), 회전 구동용 모터(회전 구동 장치)(4), 변위량 검출 센서(5), 제어 장치(6), 작동기(7), 회전축(8), 스테이지(9), 시료실(10), 축 이동 모터(11) 등을 구비하고 있다. 롤러 몰드 제작 장치(1)는 전자 빔을 스텐실 마스크(3)에 조사해서 당해 스텐실 마스크(3) 위에 형성된 개구 패턴을 투과한 전자 빔을, 원통 형상의 롤러 몰드(100)에 도포된 레지스트에 조사해서 노광한다.

제작 대상인 롤러 몰드(100)는, 회전하면서 필름에 연속 전사할 수 있는 롤러 형상의 몰드다. 본 실시 형태의 롤러 몰드(100)는 원통 형상으로 형성되어 있는 몰드로, 롤러 몰드 제작 장치(1)의 회전축(8)에 부착된다. 롤러 몰드(100)의 표면에는 전자 빔에 감광하는 수지(레지스트)가 균일하게 도포되어 있다.

전자 빔 조사 장치(2)는 레지스트가 도포된 롤러 몰드(100)에 대하여 전자 빔을 조사한다. 본 실시 형태에 있어서의 전자 빔은, 롤러 몰드(100)에 근접해서 배치된 스텐실 마스크(3)의 상부로부터 하부를 향해 조사된다.

스텐실 마스크(3)는 전자 빔 조사 장치(2)로부터 조사된 전자 빔의 일부를 투과시켜, 레지스트 위에 동시 묘화하는 복수 개의 빔을 형성한다. 이 스텐실 마스크(3)에는, 개구부에 있어서만 전자 빔을 투과시키는 미소한 패턴이 형성되어 있다. 스텐실 마스크 자체는, 적어도 전자 빔을 투과시키지 않을 정도의 두께를 갖고, 일정 면적의 똑같은 막에 부분적으로 전자 빔을 투과하는 개구의 패턴을 가공한 것이다. 스텐실 마스크(3)는 롤러 몰드(100)의 표면에 근접한 위치에 배치된다.

또한, 특별히 상세한 도시는 하고 있지 않지만, 본 실시 형태에서는 이 스텐실 마스크(3)를 예를 들어 리니어 가이드로 안내하는 등 하여 회전축 방향으로 이동 가능하게 설치하고 있다(도 1 참조). 이 스텐실 마스크(3)는 작동기(7)로부터의 힘을 받아서 축 방향으로 이동한다. 특별히 도시하고 있지 않지만, 스텐실 마스크(3)의 위치 또는 변위는 예를 들어 정전 용량식 변위계 등에 의해 검출되어서 제어 장치(6)로 피드백된다(도 1 참조).

회전 구동용 모터(회전 구동 장치)(4)는 롤러 몰드(100)를 소정 회전 각도의 피치로 회전축 주위로 회전시킨다. 소정 회전 각도의 피치는, 예를 들어 당해 회전 구동용 모터(4)에 접속된 인코더로 검출할 수 있다.

변위량 검출 센서(5)는 롤러 몰드(100)의 회전 시에 있어서의 당해 롤러 몰드(100)의 회전축 방향으로의 회전 요동 변위량(액시얼 변위량)을 검출하는 센서다. 예를 들어 본 실시 형태에서는, 상기 롤러 몰드(100)가 부착되어 있는 회전축(8) 단부면의 축 방향 변위량을 검출하고, 당해 검출값을 롤러 몰드(100)의 액시얼 변위량으로서 취급한다.

변위량 검출 센서(5)로서는, 정전 용량식의 변위계(콘덴서의 원리를 응용한 미소 변위 센서의 일종이며, 전극 간의 거리에 역비례해서 정전 용량이 변화되는 것을 이용해서 변위를 측정함) 등을 이용할 수 있다(도 3 참조). 정전 용량식의 변위계는 스폿 지름이 비교적 큰(측정 대상 영역이 비교적 큰) 것이 바람직하다.

또한, 상술한 바와 같이 회전축(8)의 단부면을 측정해서 축 방향 변위를 검출할 경우, 당해 단부면의 표면 거칠기의 영향을 받지 않는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 회전축(8) 단부면의 회전 중심 부분의 변위량을 검출함으로써, 검출 대상이 되는 범위를 좁혀서 표면 거칠기의 영향을 받지 않도록 하고 있다. 구체적인 예를 들어 설명하면, 본 실시 형태에서는 대향하는 측정면이 항상 변화되는 영역인 측정 모델이 아닌, 축을 중심으로 한 영역을 상시 측정하는 영역으로 하는 측정 모델에 의해, 표면 거칠기의 영향을 최대한 억제하도록 하고 있다.

제어 장치(6)는 변위량 검출 센서(5)에 의한 검출 신호(액시얼 변위량)를 수신하고, 전자 빔에 의한 롤러 몰드(100)의 레지스트 위에서의 묘화 위치를 당해 롤러 몰드(100)에 추종시키기 위한 제어 신호를 송신하는 장치다. 본 실시 형태의 제어 장치(6)는, 변위량 검출 센서(5)로부터 액시얼 변위량의 신호를 수신하면, 작동기(7)에 제어 신호(이동 지령)를 송신해서 스텐실 마스크(3)를 축 방향으로 이동시킨다. 제어 신호를 송신하는 방법으로서는, 검출한 변위량을 그대로 송신하는 방법이나 PID 제어 등의 연산을 행한 결과를 송신하는 방법이 있다.

작동기(7)는 제어 장치(6)로부터의 제어 신호를 기초로 하여 전자 빔에 의한 묘화 위치를 롤러 몰드(100)의 회전축 방향으로의 변위에 추종시킨다. 전자 빔에 의한 묘화 위치를 이동시켜서 롤러 몰드(100)의 변위에 추종시키는 데 있어서는, 전자 빔 조사 장치(2)와 스텐실 마스크(3)의 양쪽을 동시에 동일량 이동시키는 것도 가능하지만, 응답성을 향상시키는 관점에서 보면 전자 빔 조사 장치(2)에 비해서 경량인 스텐실 마스크(3)만을 이동시키는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 스텐실 마스크(3)에 조사되어서 개구 패턴을 투과한 전자 빔을 롤러 몰드(100)에 조사하는 구성으로 하고 있으므로, 전자 빔 조사 장치(2)를 이동시키지 않아도 스텐실 마스크(3)를 이동시키면 전자 빔에 의한 묘화 위치를 이동해서 변경할 수 있다(도 1 참조).

본 실시 형태에서는, 작동기(7)로서 압전 소자(피에조 소자)를 포함하는 압전 작동기(피에조 작동기)를 사용하고 있다. 압전 작동기는 다른 작동기보다도 응답성이 우수하므로, 롤러 몰드(100)가 회전축 방향으로 변위한 경우에, 전자 빔에 의한 묘화 위치가 당해 변위에 동기하도록 빠르게 추종시킬 수 있다.

스테이지(9)는 롤러 몰드(100)를 회전 가능한 상태로 탑재하고, 당해 롤러 몰드(100)를 회전축 방향으로 정밀하게 이동시키는 스테이지다. 스테이지(9)는 예를 들어 리니어 가이드 등으로 슬라이드 가능하게 설치되어 있고, 축 이동 모터(11)의 회전 방향 및 회전량에 따라서 롤러 몰드(100)의 회전축 방향으로 소정량 이동한다. 스테이지(9)의 이동량은, 예를 들어 레이저 간섭계(도시 생략) 등으로 계측할 수 있다.

시료실(10)은 실내를 진공 상태로 유지하기 위한 실이다. 상술한 스텐실 마스크(3), 회전 구동용 모터(4) 등은 이 시료실(10) 내에 수용되어 있다(도 1 참조).

계속해서, 상술한 롤러 몰드 제작 장치(1)를 사용한 롤러 몰드 제작 방법의 일례를 이하에 나타낸다(도 2 등 참조).

우선, 실리콘 웨이퍼에 레지스트를 도포한다(스텝 SP1). 예를 들어, 실리콘 웨이퍼를 고속 회전한 상태에서 중심에 레지스트의 액을 흘려서 원심력으로 넓히는 등 함으로써, 실리콘 웨이퍼에 레지스트를 균일하게 도포할 수 있다. 이와 같이 하여 실리콘 웨이퍼에 레지스트를 도포해서 건조한 후, 상기 레지스트에 전자 빔을 조사해서 소정의 패턴을 묘화한다(스텝 SP2). 그 후, 레지스트의 현상 및 실리콘 웨이퍼의 에칭을 행하고, 패턴 부분(혹은 패턴 이외의 부분)에 구멍이 생긴 실리콘 웨이퍼[즉 스텐실 마스크(3)]를 얻는다(스텝 SP3). 예를 들어 본 실시 형태에서는, 실리콘 웨이퍼를 재료로 하여, 패턴을 제작하는 필요 영역을, 0.001㎜ 정도의 박막으로 가공한 다음, 이 영역 내에 필요한 개구 패턴을 제작해서 전자 빔이 통과하는 패턴으로 한다.

또한, 롤러 몰드(100)를 회전시키면서 전자 빔을 조사하고 있는 사이, 롤러 몰드(100)의 회전축(8) 방향으로의 회전 요동을 변위량 검출 센서(5)에 의해 검출하고(스텝 SP5), 제어 장치(6)로 송신한다. 상기 검출 신호를 수신한 제어 장치(6)는 작동기(7)로 피드백 신호를 송신한다(스텝 SP6). 이 피드백 신호를 수신한 작동기(7)는, 전자 빔에 의한 묘화 위치를 롤러 몰드(100)에 추종시켜, 회전 요동 변위에 기인하는 레지스트 노광 위치의 어긋남을 억제한다(스텝 SP7).

여기서, 본 실시 형태에서는 렌즈(콘덴서 렌즈 등)에 의해 대략 평행광으로 한 전자 빔을 스텐실 마스크(3)에 조사하고, 개구 패턴을 투과한 복수 개의 전자 빔을 레지스트 위에 조사해서 동시 묘화하는 것으로 하고 있다(도 1, 도 6 참조). 이러한 경우, 수렴 빔을 이용하는 경우보다도 넓은 범위에 전자 빔을 조사할 수 있으므로 처리량을 크게 할 수 있다. 단, 이와 같이 빔을 수렴시키지 않고 조사하므로 각 조사 부위에 있어서의 출력은 높지 않으므로, 그만큼, 조사 시간을 길게 할 필요가 있다. 또, 각 부위에 있어서 소정의 조사 시간을 달성할 수 있으면, 롤러 몰드(100)[및 회전축(8)]의 회전 속도는 빨라도 느려도 상관없다(회전 속도는 처리량에 영향을 미치지 않음).

롤러 몰드(100)의 소정 범위에 묘화하면, 축 이동 모터(11)를 구동해서 스테이지(9)를 소정량 이동시키고(스텝 SP8), 소정 범위로의 묘화가 종료되고 있지 않으면(스텝 SP9에서 아니오), 다음 묘화 범위에 전자 빔을 조사해서 묘화한다(스텝 SP4). 이 후, 스테이지(9)의 이동과 전자 빔 조사·묘화를 반복하여, 레지스트 위의 소정 범위에 대한 묘화를 종료하면(스텝 SP9에서 예), 레지스트의 현상과 에칭을 행하여(스텝 SP10), 레지스트를 제거하고, 롤러 몰드(100)의 제작을 종료한다.

여기까지 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 롤러 몰드 제작 장치(1)에 있어서는, 롤러 몰드(100)의 축 방향 변위(액시얼 변위)에 전자 빔에 의한 묘화 위치를 동기시키도록 추종시키므로, 당해 롤러 몰드(100)의 회전 요동 변위에 기인하는 노광 위치의 어긋남을 억제할 수 있다. 이에 따르면, 롤러 몰드(100)의 회전축 방향으로의 회전 요동에 기인해서 묘화 패턴이 불선명해지는 것을 억제할 수 있다. 게다가, 공기 정압 베어링을 이용한 경우와 같은 대형화나 비용 증가를 초래하는 일도 없다.

또한, 롤러 몰드(100) 위에서의 레지스트 노광 위치에 어긋남이 발생한 경우, 당해 롤러 몰드(100) 자체를 축 방향으로 수시로 이동시켜 위치 어긋남을 방지하는 것도 하나의 수단이 될 수 있지만, 이에 비해, 본 실시 형태의 롤러 몰드 제작 장치(1)의 경우에는 롤러 몰드(100)를 움직이는 것은 아니며, 이에 의해서도 경량인 스텐실 마스크(3)만을 움직여서 추종시키도록 하고 있으므로, 응답성이 우수하고, 추종성이 좋은 동기 동작을 실현할 수 있다. 특히, 롤러 몰드(100)는 면 길이가 길수록 필연적으로 중량이 증가하는 것에 반해, 스텐실 마스크(3)의 사이즈·중량은 롤러면 길이에 관계없이 일정하므로, 롤러 몰드(100)의 면 길이가 길수록 그 효과는 현저하다.

또, 상술한 실시 형태는 본 발명의 적합한 실시의 일례이기는 하지만 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변형하여 실시 가능하다. 예를 들어 본 실시 형태에서는, 렌즈에 의해 평행광으로 한 전자 빔을 스텐실 마스크(3)에 조사했지만, 여기에서 말하는 평행은 완전한 평행 상태뿐만 아니라, 그 이외의 상태(예를 들어 완만하게 수렴하는 상태)를 포함할 수 있다. 요는, 본 실시 형태에서는 스텐실 마스크(3)를 투과한 후의 복수 개의 전자 빔을 이용하여, 레지스트 위의 어떤 영역 내에서 동시 묘화하는 것이 하나의 특징이며, 복수 개의 전자 빔이 완전히 평행하지 않아도 레지스트 위를 동시 묘화할 수 있다. 이러한 관점에서 보면, 적용 가능한 복수 개의 전자 빔은 완전히 평행한 것에 한정되지 않는다.

또한, 본 실시 형태에서는 작동기(7)를 동작시켜서 스텐실 마스크(3)를 축 방향으로 이동시켰지만, 이것도 적합한 예이며 특별히 이러한 형태에 한정되는 일은 없다. 요는, 전자 빔에 의한 롤러 몰드(100)의 레지스트 위에서의 묘화 위치(노광 위치)를 바꿈으로써, 롤러 몰드(100)의 회전축 방향으로의 회전 요동 변위에 기인하는 레지스트 노광 위치의 어긋남을 억제할 수 있으면, 예를 들어 상술한 바와 같이 롤러 몰드(100) 자체를 회전축 방향으로 이동시키거나, 혹은 전자 빔 조사 장치(2)와 스텐실 마스크(3)를 회전축 방향으로 이동시키도록 하는 것도 가능하다.

[제2 실시 형태]

본 실시 형태에서는, 롤러 몰드 제작 장치(1)에, 온도 변화에 의한 변위 등의 영향을 0(제로)으로 하여 취급할 수 있도록 하는 시스템(본 명세서에서는 절대 시스템이라고도 부름)을 구축하고 있다. 절대 시스템의 구체적인 예는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 본 실시 형태에서는, 매우 저선 팽창 계수(선 팽창 계수≒0ppm)의 재료인 세라믹스 재료[일례로서 뉴 세라믹스(new ceramics)]를 사용해서 상술한 가대(21)를 형성하고, 당해 가대(21)의 소정 부위에, 온도 변화에 의한 변위가 0인 것(상온 하에서의 미소한 온도 변화에 의한 영향이 0임)으로 하여 취급하거나 혹은 무시할 수 있는 절대 시스템을 구축하고 있다(도 11의 도트 부분 참조). 이러한 절대 시스템에 있어서는, 롤러 몰드(100), 당해 롤러 지지 지그[회전축(8), 베어링(22) 등을 포함함](20) 및 마스크 가대(30) 중 어느 하나에 있어서 상온 하에서의 미소인 온도 변화에 기인하는 상대적 위치 어긋남이 발생했다고 해도, 당해 절대 시스템으로 설정된 규준면 등의 변위를 0(제로)으로 하여 취급할 수 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 세라믹스로 된 가대(21)의 한쪽 단부면[후술하는 디퍼렌셜 간섭계(12)가 설치되어 있는 측의 단부면]을 규준면으로 설정하고 있다(도 11 참조).

디퍼렌셜 간섭계(12)는, 다른 광로를 통과한 빛의 간섭 무늬를 해석해서 광원의 거리를 측정하는 장치이며, 상술한 절대 시스템(의 규준면)을 규준으로 하여 스텐실 마스크(3)의 위치를 측정하는 마스크 위치 측정 센서로서 기능을 한다. 본 실시 형태의 디퍼렌셜 간섭계(12)는, 규준면과 당해 스텐실 마스크(3)의 양쪽에 대하여 레이저광을 조사하고, 반사광을 해석해서 이들의 상대 거리를 측정한다(도 11 참조). 이와 같이 하여 측정되는 규준면과 스텐실 마스크(3)와의 거리는 상대적인 것이므로, 온도 변화 등의 영향으로 디퍼렌셜 간섭계(12)의 위치 등에 변화가 있었다고 해도 그 영향을 받는 일이 없는 정확한 스텐실 마스크의 위치(절대 위치)를 검출하는 것이 가능하게 되어 있다.

롤러 몰드 위치 측정 센서(13)는 절대 시스템을 규준으로 하여 롤러 몰드(100)의 위치를 측정하는 센서다. 본 실시 형태에서는, 이러한 롤러 몰드 위치 측정 센서(13)로서 정전 용량 변위계(이하 부호 13을 붙여서 나타냄)를 사용하여, 당해 정전 용량 변위계(13)를 세라믹스로 된 가대(21)에 부착하고, 롤러 몰드(100)의 위치를 측정한다(도 11, 도 12 참조). 이 경우, 롤러 몰드(100)의 회전축 방향 양단부면의 축 방향 위치를 측정하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 정전 용량 변위계(13a, 13b)를 대향하도록 배치하고, 롤러 몰드(100)의 양단부면의 위치를 각각 측정하도록 하고 있다(도 11 참조). 롤러 몰드(100)의 양단부면의 위치를 절대 시스템의 센서[정전 용량 변위계(13)]로 측정함으로써, 당해 롤러 몰드(100)의 회전축 방향의 위치 및 당해 롤러 몰드(100)의 회전축 방향으로의 신축량을 항상 계측하는 것이 가능해진다.

여기까지 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 롤러 몰드 제작 장치(1)에 있어서는, 롤러 몰드(100)의 축 방향 변위(액시얼 변위)에 전자 빔에 의한 묘화 위치를 동기시키도록 추종시키므로, 당해 롤러 몰드(100)의 회전 요동 변위에 기인하는 노광 위치의 어긋남을 억제할 수 있다. 이에 따르면, 롤러 몰드(100)의 회전축 방향으로의 회전 요동에 기인해서 묘화 패턴이 불선명해지는 것을 억제할 수 있다. 게다가, 공기 정압 베어링을 이용한 경우와 같은 대형화나 비용 증가를 초래하는 일도 없다.

또한, 수렴 빔 등으로 레지스트 위에 직접 묘화하는 장치에 있어서는, 롤러 몰드(100) 위에서의 레지스트 노광 위치에 어긋남이 발생한 경우, 당해 롤러 몰드(100) 자체를 축 방향으로 수시로 이동시켜 위치 어긋남을 방지하는 것도 하나의 수단이 될 수 있지만, 이에 비해, 본 실시 형태의 롤러 몰드 제작 장치(1)의 경우에는, 비교적 중량이 있는 롤러 몰드(100)를 움직이는 것은 아니며, 이에 의해서도 경량인 스텐실 마스크(3)만을 움직여서 추종시키도록 하고 있으므로, 응답성이 우수하고 추종성이 좋은 동기 동작을 실현할 수 있다.

계속해서, 롤러 몰드 제작 장치(1)를 사용한 롤러 몰드 제작 시에 있어서의, 온도 변화에 기인하는 상대적 위치 어긋남의 보정 방법에 대해서 설명한다(도 11 등 참조).

일반적으로, 전자 빔의 정전기 대책 등의 관점에서 롤러 몰드(100)의 재료에는 금속을 사용하는 경우가 많다. 금속 재료는 선 팽창 계수가 비교적 크므로, 패턴 묘화의 크기가 수십 내지 수백 나노미터인 경우에 따라서는 수 나노미터 정도의 패턴 묘화 시에는, 가령 0.01℃ 레벨의 온도 변화라도 당해 롤러 몰드(100)의 변위나 신축이 발생하여, 그렇게 하면 묘화 정밀도에 악영향을 미칠 우려가 있다. 온도 변화에 의해, 또한 롤러 지지 지그(20), 회전축(8), 마스크 가대(30)에 있어서도 변위나 신축이 발생하면 묘화 정밀도로의 영향은 한층 더 미친다. 이러한 점에서, 본 실시 형태에서는, 온도 변화에 기인하는 상대적 위치 어긋남이 발생한 경우에, 이하와 같이 해서 위치 어긋남을 보정한다.

우선, 스텐실 마스크(3)에 대해서는, 상술한 규준면으로부터 당해 스텐실 마스크(3)의 소정 부위(예를 들어 중심 위치)까지의 거리(X1)를 디퍼렌셜 간섭계(12)에 의해 수시로 측정한다. 디퍼렌셜 간섭계(12)에 의한 측정 결과(측정 신호)는 제어 장치(6)로 송신된다(도 11 참조).

또한, 롤러 몰드(100)에 대해서는, 그 양단부면의 위치를, 한 쌍의 정전 용량 변위계(13)에 의해 각각 측정한다. 본 실시 형태에서는, 제1 정전 용량 변위계[디퍼렌셜 간섭계(12) 부근의 변위계](13a)로 롤러 몰드(100)의 디퍼렌셜 간섭계(12) 부근의 단부면(이하,「롤 규준 단부면」이라고도 함)의 위치를 측정하고, 제2 정전 용량 변위계(13b)로 다른 쪽 단부면의 위치를 측정한다. 정전 용량 변위계(13a, 13b)에 의한 측정 결과(측정 신호)는 제어 장치(6)로 송신된다.

여기서, 본 실시 형태에서는,

X : 규준면 ∼ 마스크 센터(묘화 위치) 간의 거리

A : 규준면 ∼ 변위계 간의 거리

Y : 규준면에서 노광 위치까지의 거리(도 11, 도 12 참조).

거리 X는 디퍼렌셜 간섭계로 측정 가능이다. 거리 A는 온도 변화의 영향을 받지 않기 때문에 불변하다.

또한, 본 실시 형태에서는,

α : 변위계 측정값[제1 정전 용량 변위계(13a)의 선단부로부터 롤러 몰드(100)의 한쪽 단부면(롤 규준 단부면)까지의 거리]

β : 변위계 측정값[제2 정전 용량 변위계(13b)의 선단부로부터 롤러 몰드(100)의 다른 쪽 단부면까지의 거리]

L : 롤면 길이[롤러 몰드(100)의 한쪽 단부면(롤 규준 단부면)과 다른 쪽 단부면과의 거리(폭)]

P : 롤러 몰드(100)의 한쪽 단부면(롤 규준 단부면)으로부터 임의의 노광 위치까지의 거리

이들 부호에, <롤 규준 단부면으로부터 거리(P)의 위치를 노광하고 있을 때>는 첨자 1을, 그것으로부터 <일정 시간 경과 후>는 첨자 2를 각각 붙여서 나타낸다.

<롤 규준 단부면으로부터 거리(P)의 위치를 노광하고 있을 때(노광 개시 시점)>

변위계 측정값은 α1, β1, 롤면 길이는 L1, 롤 규준 단부면으로부터 임의의 설정 위치(노광 위치 P)까지의 거리는 P1이다(도 13 참조). 이때, 규준면으로부터 노광 위치(P)까지의 거리 Y1은 이하의 수학식 1에 의해 구해진다.

[수학식 1]

Y1＝A＋α1＋P1

이와 같이 하여 초기 상태의 규준면에서 노광 위치까지의 거리 Y(Y1)를 구할 수 있다.

<일정 시간 경과 후>

계속해서, 일정 시간 경과 후, 롤러 몰드[회전축(8)을 포함함](100)가 축 방향으로 변형한 경우의 상대적 위치 어긋남의 보정 방법을 일례를 들어 이하에 설명한다(도 14 참조). 회전축(8)의 단부면이 예를 들어 회전 구동용 모터(4) 등에 접하고 있을 경우, 온도 상승에 수반하여 회전축(8)이 신장되면, 당해 회전축(8)에 지지되어 있는 롤러 몰드(100)의 위치가 변위한다.

여기서는, 롤러 몰드(100)의 변형 후에 있어서의 롤 규준 단부면 ∼ 노광 위치(P)까지의 거리 P2를 구한다. 이로 인해, 우선, 롤러 몰드(100)의 변형량 L2－L1을 이하의 수학식 2에 의해 구한다.

[수학식 2]

L2－L1＝-{(α2－α1)＋(β2－β1)}

롤러 몰드(100)의 변형량은 롤면 길이 내에서 균일하다고 생각되므로, 비례 배분에 의해 P2는 이하와 같이 구해진다.

[수학식 3]

P2＝P1＋(L2－L1)×(P1/L1)

＝P1－{(α2－α1)＋(β2－β1)}×(P1/L1)

따라서, 변형 후의 규준면에서 노광 위치 P까지의 거리 Y2는 이하의 수학식 4에 의해 구해진다.

[수학식 4]

Y2＝A＋α2＋P2

＝A＋α2＋P1－{(α2－α1)＋(β2－β1)}×(P1/L1)

여기서, 변형 전후에서의 규준면에서 노광 위치 P까지의 거리의 차는, 이하의 수학식 5와 같이 해서 구해진다.

[수학식 5]

Y2－Y1＝A＋α2＋P1－{(α2－α1)＋(β2－β1)}×(P1/L1)－(A＋α1＋P1)

＝(α2－α1)－{(α2－α1)＋(β2－β1)}×(P1/L1)

상기 수학식 5의 우변(최종)에 있어서의 각 수치는 기지 혹은 측정 가능한 값이므로, (Y2－Y1)은 계산에 의해 구할 수 있다. 이 결과, 당해 수학식 5로부터 구해지는(Y2－Y1)분만큼 스텐실 마스크(3)를 움직이면 X＝Y의 관계를 유지할 수 있으므로, 롤러 몰드(100) 등에 변형(예를 들어 열 변형)이 발생해도 노광 위치 P와 스텐실 마스크(3)(의 중심)와의 상대 위치를 변화시키지 않고 노광하는 것이 가능해진다.

또, 거리 α, β는 롤러 몰드(100)의 표면 상태에 의한 영향을 받아서 오차를 포함하는 경우가 있어서, 이러한 영향을 최대한 배제할 수 있는 상태에서 측정되는 것이 바람직하다. 예를 들어 본 실시 형태에서는, 제어 장치(6)에 의해, 롤러 몰드(100)가 수 회전하는 동안의 측정 결과의 평균값(시간 평균)을 산출하고, 상기 평균값을 기초로 하여 변화량을 판단하는 것으로 하고 있다.

또한, 소정 시간 내에 있어서의 평균값(시간 평균)의 산출 방법에는 여러 가지가 있지만, 예를 들어 최근 소정 시간의 측정 데이터를, 비교적 짧은 시간마다 갱신하면서 평균값을 구하는 것은 적합한 일례다. 구체적인 예를 들면, 최근 10분간의 측정 데이터를 1분마다 갱신(환언하면, 가장 오래된 1분간의 측정 데이터를 최신 1분간 데이터로 치환함)함으로써 평균값을 구하는 방법 등이다.

여기까지 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 롤러 몰드 제작 장치(1)에 있어서는, 미소한 온도 변화에 수반하는 변위가 없는(취급할 수 있는) 절대 시스템을 규준으로 하여 각 측정 센서[디퍼렌셜 간섭계(12), 정전 용량 변위계(13)]로 변위량을 측정함으로써, 스텐실 마스크(3) 및 롤러 몰드(100)의 절대 시스템에 있어서의 위치(절대 위치)를 파악하고, 상대적 위치 어긋남량을 항상 정확하게 산출하여, 상기 어긋남량에 맞추어 스텐실 마스크(3)를 종동시킨다. 이에 따르면, 스텐실 마스크(3)와 롤러 몰드(100)의 상대 위치의 어긋남을 최소화하도록 보정하고, 온도 변화의 영향으로 묘화 패턴이 불선명해져 버리는 것을 회피할 수 있다.

또, 상술한 실시 형태는 본 발명의 적합한 실시의 일례이기는 하지만 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변형이 실시 가능하다. 예를 들어 본 실시 형태에서는 위치 어긋남을 보정하기 위해서 스텐실 마스크(3)를 축 방향으로 이동시키도록 했지만, 이것과는 반대로 롤러 몰드(100)를 축 방향으로 이동시킴으로써도 위치 어긋남을 보정할 수 있다. 단, 스텐실 마스크(3)가 실리콘 등의 저비중의 재료로 이루어질 경우에는, 롤러 몰드(100)를 움직이는 것보다도, 비교적 경량인 스텐실 마스크(3)를 움직이는 쪽이 응답성을 향상시킬 수 있다.

<제1 실시예>

상술한 롤러 몰드 제작 장치(1)를 사용해서 노광 테스트를 실시했다. 이하에 실시예로서 그 결과를 나타낸다.

이 노광 테스트에서는 약 6 시간에 걸쳐, 롤러 몰드(100)를 약 4000번 돌게 하는 동안, 열 변형 등의 영향으로 노광 위치에 어긋남이 발생하는지의 여부를 테스트했다. 사용한 스텐실 마스크(3)의 개구부 치수는 개구 폭이 200㎚, 노광 피치가 2000㎚이다. 노광 테스트 시의 롤 조건(노광 위치, 롤면 길이)은 도 15에 도시한 바와 같다.

테스트 개시로부터 6시간이 경과될 때까지의 변위계 측정값 α[제1 정전 용량 변위계(13a)의 선단부로부터 롤러 몰드(100)의 한쪽 단부면(롤 규준 단부면)까지의 거리]와, 변위계 측정값 β[제2 정전 용량 변위계(13b)의 선단부로부터 롤러 몰드(100)의 다른 쪽 단부면까지의 거리]의 변화를, 노광 개시 시점을 0으로 하여 조사했다(도 16 참조). 이 결과도 근거로 하면, 시간 경과에 수반하여 열 변형에 의해 다양하게 위치 어긋남이 발생하고 있다고 생각되었다. 또, 제어하지 않는 경우의 노광 위치의 추정 어긋남량은 1136㎚였다(도 15 참조).

온도 보정 제어 방법을 기초로 하여 스텐실 마스크(3)의 위치 제어를 실시한 바, 스텐실 마스크(3)의 개구 폭 200㎚에 대하여, 라인 폭이 대략 200㎚인 라인을 묘화할 수 있었다(도 17 참조). 이 결과로부터, 노광 위치와 스텐실 마스크(3)의 위치와의 사이의 상대적인 어긋남을 최소화해서 노광 가능한 것이 확인되었다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명은, 패턴을 전사하기 위한 롤러 형상의 누름형인 롤러 몰드를 제작하는 장치 및 그 제작 방법에 적용하기에 적합한 것이다.

1 : 롤러 몰드 제작 장치
2 : 전자 빔 조사 장치
3 : 스텐실 마스크(마스크)
4 : 회전 구동용 모터(회전 구동 장치)
5 : 변위량 검출 센서
6 : 제어 장치
7 : 작동기
8 : 회전축
12 : 디퍼렌셜 간섭계(마스크 위치 측정 센서)
13 : 정전 용량 변위계(롤러 몰드 위치 측정 센서)
20 : 롤러 지지 지그
21 : 가대(절대 시스템)
30 : 마스크 가대
100 : 롤러 몰드

Claims (15)

1. 패턴을 전사하기 위한 롤러 형상의 누름형인 롤러 몰드를 제작하는 장치에 있어서,
   레지스트가 도포된 상기 롤러 몰드에 대하여 전자 빔을 조사하는 전자 빔 조사 장치와,
   상기 전자 빔 조사 장치로부터 조사된 전자 빔의 일부를 투과시키는 개구부를 갖고, 상기 레지스트 위에 동시 묘화하는 복수 개의 빔을 형성하는 마스크와,
   상기 롤러 몰드를 회전축 주위로 회전시키는 회전 구동 장치와,
   상기 회전 구동 장치에 의한 회전 시, 상기 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동 변위량을 검출하는 변위량 검출 센서와,
   상기 변위량 검출 센서에 의한 검출 신호를 수신하고, 상기 전자 빔에 의한 상기 롤러 몰드의 상기 레지스트 위에서의 묘화 위치를 당해 롤러 몰드에 추종시키기 위한 제어 신호를 송신하는 제어 장치와,
   상기 제어 장치로부터의 제어 신호를 기초로 하여 상기 전자 빔에 의한 묘화 위치를 상기 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 변위에 추종시키는 작동기를 구비하고, 상기 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동 변위에 기인하는 상기 레지스트의 노광 위치의 어긋남을 억제하는, 롤러 몰드의 제작 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 마스크의 개구부는 투과 후의 상기 전자 빔을 복수 개의 평행광으로 하는, 롤러 몰드의 제작 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작동기는 상기 마스크를 회전축 방향으로 이동시키는, 롤러 몰드의 제작 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변위량 검출 센서는 상기 회전축 단부면의 상기 회전축 방향으로의 변위량을 검출하는, 롤러 몰드의 제작 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 변위량 검출 센서는 상기 회전축 단부면의 회전 중심 부분의 변위량을 검출하는, 롤러 몰드의 제작 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작동기는 압전 작동기인, 롤러 몰드의 제작 장치.
7. 패턴을 전사하기 위한 롤러 형상의 누름형인 롤러 몰드를 제작하는 방법에 있어서,
   전자 빔 조사 장치로부터 조사된 전자 빔을, 개구부가 형성된 마스크를 투과시켜서 레지스트 위에 동시 묘화하는 복수 개의 빔으로 하고,
   레지스트가 도포된 상기 롤러 몰드를 회전축 주위로 회전시켜, 당해 롤러 몰드에 대하여 상기 마스크를 투과한 전자 빔을 조사하고,
   회전 시의 상기 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동 변위량을 검출하고,
   상기 검출 신호를 기초로 하여, 상기 전자 빔에 의한 상기 롤러 몰드의 상기 레지스트 위에서의 묘화 위치를 당해 롤러 몰드에 추종시키는, 롤러 몰드의 제작 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 마스크의 개구부를 투과시킨 후의 상기 전자 빔을 복수 개의 평행광으로 하는, 롤러 몰드의 제작 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 작동기에 의해 상기 마스크를 회전축 방향으로 이동시키고, 상기 전자 빔에 의한 상기 롤러 몰드의 상기 레지스트 위에서의 묘화 위치를 당해 롤러 몰드에 추종시키는, 롤러 몰드의 제작 방법.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 회전축 단부면의 상기 회전축 방향으로의 변위량을 검출함으로써, 상기 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동 변위량을 검출하는, 롤러 몰드의 제작 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 회전축 단부면의 회전 중심 부분의 변위량을 검출하는, 롤러 몰드의 제작 방법.
12. 제1항에 있어서, 온도 변화에 의한 영향을 받지 않는 시스템으로서 취급할 수 있는 절대 시스템과,
    상기 절대 시스템을 규준으로 하여 상기 마스크의 위치를 측정하는 마스크 위치 측정 센서와,
    상기 절대 시스템을 규준으로 하여 상기 롤러 몰드의 위치를 측정하는 롤러 몰드 위치 측정 센서를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는 상기 롤러 몰드 위치 측정 센서 및 상기 마스크 위치 측정 센서에 의한 측정 신호를 수신하고, 상기 전자 빔에 의한 상기 롤러 몰드의 상기 레지스트 위에서의 묘화 위치의 어긋남을 최소화하기 위한 제어 신호를 송신하고,
    상기 작동기는 상기 제어 장치로부터의 제어 신호를 기초로 하여 상기 롤러 몰드 및 상기 마스크 중 적어도 한쪽을 움직여, 상기 전자 빔에 의한 묘화 위치를 이동시키는, 롤러 몰드의 제작 장치.
13. 제7항에 있어서,
    상기 롤러 몰드의 회전축 방향으로의 회전 요동 변위량을 검출하는 단계는,
    온도 변화에 의한 영향을 받지 않는 시스템으로서 취급할 수 있는 절대 시스템을 규준으로 하여 상기 롤러 몰드의 위치를 측정하고,
    또한 상기 절대 시스템을 규준으로 하여, 상기 마스크의 위치를 측정하고,
    상기 롤러 몰드와 상기 마스크의 상대적 위치 어긋남이 발생한 경우에, 상기 롤러 몰드의 위치 및 상기 마스크 위치의 상기 절대 시스템과의 차분을 기초로 하는 상대적 어긋남량을 검출하는 것을 포함하고,
    상기 묘화 위치를 당해 롤러 몰드에 추종시키는 단계는,
    상기 롤러 몰드 및 상기 마스크 중 적어도 한쪽을 움직여, 상기 전자 빔에 의한 상기 롤러 몰드의 레지스트 위에서의 묘화 위치의 어긋남을 최소화하는 것을 포함하는, 롤러 몰드의 제작 방법.
14. 패턴을 전사하기 위한 롤러 형상의 누름형인 롤러 몰드를 제작하는 방법에 있어서,
    온도 변화에 의한 영향을 받지 않는 시스템으로서 취급할 수 있는 절대 시스템을 규준으로 하여 상기 롤러 몰드의 위치를 측정하고,
    또한 상기 절대 시스템을 규준으로 하여, 전자 빔 조사 장치로부터 조사된 전자 빔의 일부를 투과시키는 마스크의 위치를 측정하고,
    상기 롤러 몰드와 상기 마스크의 상대적 위치 어긋남이 발생한 경우에, 상기 롤러 몰드의 위치 및 상기 마스크 위치의 상기 절대 시스템과의 차분을 기초로 하는 상대적 어긋남량을 검출하고,
    상기 롤러 몰드 및 상기 마스크 중 적어도 한쪽을 움직여, 상기 전자 빔에 의한 상기 롤러 몰드의 레지스트 위에서의 묘화 위치의 어긋남을 최소화하는, 롤러 몰드의 제작 방법.
15. 패턴을 전사하기 위한 롤러 형상의 누름형인 롤러 몰드를 제작하는 장치에 있어서,
    레지스트가 도포된 상기 롤러 몰드에 대하여 전자 빔을 조사하는 전자 빔 조사 장치와,
    상기 전자 빔 조사 장치로부터 조사된 전자 빔의 일부를 투과시키는 개구부를 갖고, 상기 레지스트 위에 동시 묘화하는 복수 개의 빔을 형성하는 마스크와,
    상기 롤러 몰드를 지지하는 롤러 지지 지그와,
    상기 롤러 몰드를 회전축 주위로 회전시키는 회전 구동 장치와,
    온도 변화에 의한 영향을 받지 않는 시스템으로서 취급할 수 있는 절대 시스템과,
    상기 절대 시스템을 규준으로 하여 상기 마스크의 위치를 측정하는 마스크 위치 측정 센서와,
    상기 절대 시스템을 규준으로 하여 상기 롤러 몰드의 위치를 측정하는 롤러 몰드 위치 측정 센서와,
    상기 롤러 몰드 위치 측정 센서 및 상기 마스크 위치 측정 센서에 의한 측정 신호를 수신하고, 상기 전자 빔에 의한 상기 롤러 몰드의 상기 레지스트 위에서의 묘화 위치의 어긋남을 최소화하기 위한 제어 신호를 송신하는 제어 장치와,
    상기 제어 장치로부터의 제어 신호를 기초로 하여 상기 롤러 몰드 및 상기 마스크 중 적어도 한쪽을 움직여, 상기 전자 빔에 의한 묘화 위치를 이동시키는 작동기를 구비하는, 롤러 몰드의 제작 장치.

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