WO2011158714A1 - ローラーモールドの作製装置および作製方法 - Google Patents

Abstract

　ローラーモールドの回転軸方向への回転振れに起因して描画パターンが不鮮明になるのを、コスト増を抑えつつ抑制する。これを実現するため、ローラーモールド作製装置（１）は、電子ビーム照射装置（２）と、電子ビームの一部を透過させる開口部を有し、レジスト上に同時描画する複数本のビームを形成するマスク（３）と、ローラーモールド（１００）を回転軸（８）周りに回転させる回転駆動装置（４）と、ローラーモールド（１００）の回転軸（８）方向への回転振れ変位量を検出する変位量検出センサ（５）と、制御装置（６）と、該制御装置（６）からの制御信号に基づいて電子ビームによる描画位置をローラーモールド（１００）の回転軸（８）方向への変位に追従させるアクチュエータ（７）と、を備え、ローラーモールド（１００）の回転軸（８）方向への回転振れ変位に起因するレジストの露光位置のズレを抑制する。

Description

ローラーモールドの作製装置および作製方法

　本発明は、ローラーモールドの作製装置および作製方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、ローラーモールドへの描画の精度を向上させるための技術の改良に関する。

　従来、ＬＥＤやＬＤなどの光学デバイスの表面、あるいは内部に光の波長程度の周期構造をつくることによって光学デバイスの特性を制御する、あるいは改良することが行われている。このような目的の周期構造はいろいろな微細加工によってつくられるが、その中でも現在もっとも有力視されている技術の１つにナノインプリント技術がある。ナノインプリントの押し型転写に使われるモールド（押し型）は、一般に光学的な露光装置によって作製されている。

　ここで、押し型転写に使われるモールドとしては、平板プレスに用いられる平板状のモールドの他、回転しながらフィルムに連続転写することが可能なローラー状のモールド（ローラーモールド）が開発されている。従来、ローラーモールドは、例えば金属薄膜などの可撓性材料をローラーに貼り付けることによって作製されているが、この場合には貼り付けるモールドに切れ目があるため、ローラーの１回転でパターンに継ぎ目が残る場合がある。この点、ローラーモールドを回転させながら露光してパターンを描画する手法によれば、このような問題を回避することが可能である。

　ところで、ローラーモールドを回転させながらの露光の際には、従来、電子ビームをレンズによって集束させてレジスト上に照射し描画する手法（図５参照）が行われているが、この他、レンズによってほぼ平行光とした電子ビームを、開口パターンが形成されたステンシルマスクに照射し、透過した複数本の電子ビームをレジスト上に照射して同時描画する手法（図６参照）が提案されてもいる（例えば特許文献１参照）。前者の場合は、電子ビームを集束させることによって当該集束位置における出力を高めることができるので、レジスト上への一度の照射で所定の描画を行うこと（１回転描画）が可能であるが、一度に描画できる範囲が狭いので所望のパターン全体を描画するのにある程度の時間を要する（スループットが小さい）。一方、後者の場合には、広い範囲に電子ビームを照射するのでスループットを大きくすることが可能である。ただし、後者の場合、ビームを集束させずに照射するので各照射箇所における出力は高くない。したがって、ローラーモールドを何回も周回させながら溝状パターン（図７、図８参照）を徐々に深く形成する多回転描画や、周回数は少ないながらも低速回転にて描画を行う（なお、このようなモールドパターンはその態様からラインアンドスペースとも呼ばれる。図７参照）など、描画対象領域へのビーム照射時間をある程度長くする必要がある。

特開２００９－２７４３４７号公報

　しかしながら、ローラーモールドを回転させながら露光する際、汎用の軸受を用いた場合には、ローラーの回転と垂直方向（すなわち回転軸方向）に、当該ローラーの回転に同期しない振れが発生することにより、ローラーとマスクの相対位置にズレが生じることがある。この場合、ローラーモールド上に描くパターンが不鮮明になるという点で問題である（図８中の二点鎖線参照）。

　そこで、本発明は、ローラーモールドの回転軸方向への回転振れに起因して描画パターンが不鮮明になるのを、コスト増を抑えつつ抑制できるようにしたローラーモールドの作製装置および作製方法を提供することを目的とする。

　かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。まず、ローラーモールドの回転軸方向への回転振れ現象を発生させる２種類の回転振れ、すなわちＲＲＯ（Repetitive Run Out）とＮＲＲＯ（Non Repetitive Run Out）に着目して検討した。ＲＲＯ（回転周期振れ）とＮＲＲＯ（非回転周期振れ）は，ともに、回転軸、軸受における精度誤差などに起因する、ローラーモールドを回転させるための機構に特有の振れである。ただし、ＲＲＯはローラーモールドの回転角度（回転周期）に対応した振れの成分であり、周回毎に同様の軌跡を描く（図９（Ａ）参照）のに対し、ＮＲＲＯ（非回転周期振れ）は回転角度（回転周期）に対応していない振れの成分であり、周回毎の軌跡が異なる（図９（Ｂ）参照）。したがって、ローラーモールド上に描画するパターンが不鮮明になるのを抑制するためには、予測が困難なＮＲＲＯ（非回転周期振れ）による回転振れの影響をいかに排除できるかが重要である。

　このようなＮＲＲＯ（非回転周期振れ）についてさらに検討した発明者は、空気静圧（または動圧）軸受に着目した。空気静圧軸受は、エアスピンドルのフランジ等に対してエアを供給することにより軸を浮かせる構造のすべり軸受であり、その特徴的な構造からＮＲＲＯが極小なものである（図１０参照）。しかしながら、空気静圧軸受は、供給されるエアの圧力で軸を浮かせるという構造に起因して、耐荷重は低くならざるを得ない。したがって、ロール面長（ローラーモールドの軸方向長さ）が長いローラーモールドに適用しようとすれば空気静圧軸受の著しい大型化を招く。これは、ローラーモールド作製装置全体の著しい大型化およびコスト増につながるものであり、採用することは難しい。

　上述のごとき検討結果に基づき、回転振れによる影響をいかに排除できるかについてさらに検討を重ねた本発明者は、課題の解決に結び付く知見を得るに至った。本発明はかかる知見に基づくものであり、パターンを転写するためのローラー状の押し型であるローラーモールドを作製する装置において、レジストが塗布されたローラーモールドに対して電子ビームを照射する電子ビーム照射装置と、該電子ビーム照射装置から照射された電子ビームの一部を透過させる開口部を有し、レジスト上に同時描画する複数本のビームを形成するマスクと、ローラーモールドを回転軸周りに回転させる回転駆動装置と、該回転駆動装置による回転時、ローラーモールドの回転軸方向への回転振れ変位量を検出する変位量検出センサと、該変位量検出センサによる検出信号を受信し、電子ビームによるローラーモールドのレジスト上での描画位置を当該ローラーモールドに追従させるための制御信号を送信する制御装置と、該制御装置からの制御信号に基づいて電子ビームによる描画位置をローラーモールドの回転軸方向への変位に追従させるアクチュエータと、を備え、ローラーモールドの回転軸方向への回転振れ変位に起因するレジストの露光位置のズレを抑制する。

　このようなローラーモールド作製装置においては、ローラーモールドの回転軸方向への回転振れが発生した場合、変位量検出センサが、ローラーモールドの回転軸方向変位量（アキシャル変位量）を検出し、制御装置に送信する。該検出信号を受信した制御装置はアクチュエータにフィードバック信号を送信する。このフィードバック信号を受信したアクチュエータは、電子ビームによる描画位置をローラーモールドに追従させ、回転振れ変位に起因するレジスト露光位置のズレを抑制する。これによれば、ローラーモールドの回転軸方向への回転振れに起因して描画パターンが不鮮明になるのを抑制することができる。しかも、ＮＲＲＯが極小である空気静圧軸受を利用した場合のようにコスト増を招くようなこともない。

　かかるローラーモールド作製装置において、マスクの開口部は、透過後の電子ビームを複数本の平行光にする開口部であることが好ましい。

　また、ローラーモールド作製装置におけるアクチュエータは、例えば、マスクを回転軸方向に移動させるものである。

　変位量検出センサは、回転軸の端面の回転軸方向への変位量を検出することが好ましい。この場合、変位量検出センサは、回転軸の端面の回転中心部分の変位量を検出することがより好ましい。

　アクチュエータは圧電アクチュエータであることが好ましい。

　また、本発明は、パターンを転写するためのローラー状の押し型であるローラーモールドを作製する方法において、電子ビーム照射装置から照射された電子ビームを、開口部が形成されたマスクを透過させてレジスト上に同時描画する複数本のビームにし、レジストが塗布されたローラーモールドを回転軸周りに回転させ、当該ローラーモールドに対してマスクを透過した電子ビームを照射し、回転時のローラーモールドの回転軸方向への回転振れ変位量を検出し、該検出信号に基づき、電子ビームによるローラーモールドのレジスト上での描画位置を当該ローラーモールドに追従させる、というものである。

　かかる作製方法においては、マスクの開口部を透過させた後の電子ビームを複数本の平行光にすることが好ましい。

　また、アクチュエータによりマスクを回転軸方向に移動させ、電子ビームによるローラーモールドのレジスト上での描画位置を当該ローラーモールドに追従させることが好ましい。

　また、かかる作製方法においては、回転軸の端面の回転軸方向への変位量を検出することにより、ローラーモールドの回転軸方向への回転振れ変位量を検出することが好ましい。この場合、回転軸の端面の回転中心部分の変位量を検出することがより好ましい。

　さらに、ローラーモールドの作製装置は、温度変化による影響を受けない系として扱うことができる絶対系と、該絶対系を規準としてマスクの位置を測定するマスク位置測定センサと、絶対系を規準としてローラーモールドの位置を測定するローラーモールド位置測定センサと、をさらに備え、制御装置は、ローラーモールド位置測定センサおよびマスク位置測定センサによる測定信号を受信し、電子ビームによるローラーモールドのレジスト上での描画位置のズレを最小化するための制御信号を送信し、アクチュエータは、該制御装置からの制御信号に基づいてローラーモールドおよびマスクの少なくとも一方を動かし、電子ビームによる描画位置を移動させることが好ましい。

　また、ローラーモールドの作製方法においては、温度変化による影響を受けない系として扱うことができる絶対系を規準としてローラーモールドの位置を測定し、さらに絶対系を規準として、マスクの位置を測定し、ローラーモールドとマスクの相対的位置ズレが生じた場合に、ローラーモールドの位置およびマスクの位置の絶対系との差分に基づく相対的ズレ量を検出し、ローラーモールドおよびマスクの少なくとも一方を動かし、電子ビームによるローラーモールドのレジスト上での描画位置のズレを最小化することが好ましい。

　また、本発明は、パターンを転写するためのローラー状の押し型であるローラーモールドを作製する方法において、温度変化による影響を受けない系として扱うことができる絶対系を規準としてローラーモールドの位置を測定し、さらに絶対系を規準として、電子ビーム照射装置から照射された電子ビームの一部を透過させるマスクの位置を測定し、ローラーモールドとマスクの相対的位置ズレが生じた場合に、ローラーモールドの位置およびマスクの位置の絶対系との差分に基づく相対的ズレ量を検出し、ローラーモールドおよびマスクの少なくとも一方を動かし、電子ビームによるローラーモールドのレジスト上での描画位置のズレを最小化するというものである。

　さらに、本発明は、パターンを転写するためのローラー状の押し型であるローラーモールドを作製する装置において、レジストが塗布されたローラーモールドに対して電子ビームを照射する電子ビーム照射装置と、該電子ビーム照射装置から照射された電子ビームの一部を透過させる開口部を有し、レジスト上に同時描画する複数本のビームを形成するマスクと、ローラーモールドを支持するローラー支持治具と、ローラーモールドを回転軸周りに回転させる回転駆動装置と、温度変化による影響を受けない系として扱うことができる絶対系と、該絶対系を規準としてマスクの位置を測定するマスク位置測定センサと、絶対系を規準としてローラーモールドの位置を測定するローラーモールド位置測定センサと、該ローラーモールド位置測定センサおよびマスク位置測定センサによる測定信号を受信し、電子ビームによるローラーモールドのレジスト上での描画位置のズレを最小化するための制御信号を送信する制御装置と、該制御装置からの制御信号に基づいてローラーモールドおよびマスクの少なくとも一方を動かし、電子ビームによる描画位置を移動させるアクチュエータと、を備える。

　温度が変化した場合の例えばローラーモールドとマスクとの相対的なズレ量は、直接検出することができるものであれば簡便であり手間が少ないが、実際には、温度変化の影響を受けて検出手段自体にも位置ズレが生じるおそれがある。この点、本発明においては、温度変化の影響がきわめて少ない絶対系を設定し、この絶対系を規準としてローラーモールド等の相対的位置ズレを測定する。測定された位置ズレ量は絶対系における量として測定されるので、これらの差分を算出することでマスクとローラーモールドとのズレ量を常に正確に検出することができる。この検出結果に基づけば、マスクとローラーモールドの相対位置のズレを最小化するよう補正し、描画パターンが不鮮明になってしまうのを回避することができる。

　本発明によれば、ローラーモールドの回転軸方向への回転振れに起因して描画パターンが不鮮明になるのを、コスト増を抑えつつ抑制することができる。

本発明の一実施形態におけるローラーモールド製造装置の構成を示す図である。 ローラーモールドの作製方法の一例を示すフローチャートである。 変位量検出センサの設置態様の一例を示すローラーモールド作製装置の部分拡大図である。 変位量検出センサの検出対象例である回転軸の端面における測定モデルを示す図である。 ローラーモールドを露光する際、電子ビームをレンズによって集束させてレジスト上に照射し描画する様子を示す参考図である。 ローラーモールドを露光する際、レンズによってほぼ平行光とした電子ビームを開口パターンが形成されたステンシルマスクに照射し、透過した複数本の電子ビームをレジスト上に照射して同時描画する様子を示す図である。 ローラーモールドに形成されるパターン例を示す（Ａ）回転軸上のローラーモールドの全体図と、（Ｂ）ローラーモールド表面の展開図である。 ローラーモールドに形成された溝状パターンの一例を拡大して示す断面図である。 ローラーモールドの回転軸方向への回転振れ現象を発生させる２種類の回転振れについて説明するための、（Ａ）ＲＲＯ（回転周期振れ）と、（Ｂ）ＮＲＲＯ（非回転周期振れ）の、それぞれの回転角度（回転周期）に対応した振れを表す図である。 空気静圧軸受の構造例を参考として示す図である。 本発明の一実施形態におけるローラーモールド製造装置の構成を示す図である。 図１１における静電容量変位計およびその周辺の構成を拡大して示す図である。 ロール規準端面（ローラーモールドのディファレンシャル干渉計寄りの端面）から距離Ｐの位置を露光している様子を示すローラーモールド等の図である。 露光開始から一定時間経過後、変形の影響によりステンシルマスクの中心位置と描画位置とにズレが生じている様子を示すローラーモールド等の図である。 本発明の実施例におけるローラーモールド、ステンシルマスク等を示す図である。 露光テスト開始から６時間が経過するまでの変位計測定値α、βの測定結果を示すグラフである。 ローラーモールドの露光部の現像後の一例を表すＳＥＭ像である。

　以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

［第１の実施形態］
　図１等に本発明にかかるローラーモールド作製装置および作製方法を示す。本発明にかかるローラーモールド作製装置１は、パターンを転写するためのローラー状の押し型であるローラーモールド１００を作製する装置であって、電子ビーム照射装置２、ステンシルマスク３、回転駆動用モータ（回転駆動装置）４、変位量検出センサ５、制御装置６、アクチュエータ７、回転軸８、ステージ９、試料室１０、軸移動モータ１１等を備えている。ローラーモールド作製装置１は、電子ビームをステンシルマスク３に照射して当該ステンシルマスク３上に形成された開口パターンを透過した電子ビームを、円筒状のローラーモールド１００に塗布されたレジストに照射して露光する。

　作製対象であるローラーモールド１００は、回転しながらフィルムに連続転写することが可能なローラー状のモールドである。本実施形態のローラーモールド１００は円筒状に形成されているモールドで、ローラーモールド作製装置１の回転軸８に取り付けられる。ローラーモールド１００の表面には、電子ビームに感光する樹脂（レジスト）が均一に塗布されている。

　電子ビーム照射装置２は、レジストが塗布されたローラーモールド１００に対して電子ビームを照射する。本実施形態における電子ビームは、ローラーモールド１００に近接して配置されたステンシルマスク３の上部から下部に向けて照射される。

　ステンシルマスク３は、電子ビーム照射装置２から照射された電子ビームの一部を透過させ、レジスト上に同時描画する複数本のビームを形成する。このステンシルマスク３には、開口部においてのみ電子ビームを透過させる微小なパターンが形成されている。ステンシルマスク自体は、少なくとも電子ビームを透過させない程度の厚さを有し、一定面積の一様な膜に部分的に電子ビームを透過する開口のパターンを加工したものである。ステンシルマスク３は、ローラーモールド１００の表面に近接した位置に配置される。

　また、特に詳しい図示はしていないが、本実施形態ではこのステンシルマスク３を例えばリニアガイドで案内する等して回転軸方向へ移動可能に設けている（図１参照）。このステンシルマスク３は、アクチュエータ７からの力を受けて軸方向へ移動する。特に図示していないが、ステンシルマスク３の位置ないし変位は例えば静電容量式変位計などによって検出されて制御装置６へフィードバックされる（図１参照）。

　回転駆動用モータ（回転駆動装置）４は、ローラーモールド１００を所定回転角度のピッチで回転軸周りに回転させる。所定回転角度のピッチは、例えば当該回転駆動用モータ４に接続されたエンコーダで検出することができる。

　変位量検出センサ５は、ローラーモールド１００の回転時における当該ローラーモールド１００の回転軸方向への回転振れ変位量（アキシャル変位量）を検出するセンサである。例えば本実施形態では、該ローラーモールド１００が取り付けられている回転軸８の端面の軸方向変位量を検出し、当該検出値をローラーモールド１００のアキシャル変位量として扱う。

　変位量検出センサ５としては、静電容量式の変位計（コンデンサの原理を応用した微小変位センサの一種であり、電極間の距離に逆比例して静電容量が変化することを利用して変位を測定する。）などを利用することができる（図３参照）。静電容量式の変位計は、スポット径が比較的大きい（測定対象領域が比較的大きい）ものであることが好ましい。

　また、上述のように回転軸８の端面を測定して軸方向変位を検出する場合、当該端面の表面粗さの影響を受けないことが好ましい。本実施形態では、回転軸８の端面の回転中心部分の変位量を検出することにより、検出対象となる範囲を絞り込んで表面粗さの影響を受けないようにしている。具体例を挙げて説明すると、本実施形態では、対向する測定面が常に変化する領域である測定モデルではなく、軸を中心とした領域を常時測定する領域とする測定モデルにより、表面粗さの影響を極力抑えるようにしている。

　制御装置６は、変位量検出センサ５による検出信号（アキシャル変位量）を受信し、電子ビームによるローラーモールド１００のレジスト上での描画位置を当該ローラーモールド１００に追従させるための制御信号を送信する装置である。本実施形態の制御装置６は、変位量検出センサ５からアキシャル変位量の信号を受信すると、アクチュエータ７に制御信号（移動指令）を送信してステンシルマスク３を軸方向に移動させる。制御信号を送信する方法としては、検出した変位量をそのまま送信する方法やＰＩＤ制御等の演算を行った結果を送信する方法がある。

　アクチュエータ７は、制御装置６からの制御信号に基づいて電子ビームによる描画位置をローラーモールド１００の回転軸方向への変位に追従させる。電子ビームによる描画位置を移動させてローラーモールド１００の変位に追従させるにあたっては、電子ビーム照射装置２とステンシルマスク３の両方を同時に同量移動させることも可能だが、応答性を向上させる観点からすれば電子ビーム照射装置２に比して軽量であるステンシルマスク３のみを移動させることが好ましい。上述したように、本実施形態では、ステンシルマスク３に照射されて開口パターンを透過した電子ビームをローラーモールド１００に照射する構成としているため、電子ビーム照射装置２を移動させなくてもステンシルマスク３を移動させれば電子ビームによる描画位置を移動して変更することができる（図１参照）。

　本実施形態では、アクチュエータ７として圧電素子（ピエゾ素子）を含む圧電アクチュエータ（ピエゾアクチュエータ）を用いている。圧電アクチュエータは他のアクチュエータよりも応答性に優れるため、ローラーモールド１００が回転軸方向に変位した場合に、電子ビームによる描画位置が当該変位に同期するよう素早く追従させることが可能である。

　ステージ９は、ローラーモールド１００を回転可能な状態で搭載し、当該ローラーモールド１００を回転軸方向に精密に移動させるステージである。ステージ９は例えばリニアガイド等でスライド可能に設けられており、軸移動モータ１１の回転方向および回転量に応じてローラーモールド１００の回転軸方向へ所定量移動する。ステージ９の移動量は、例えばレーザー干渉計（図示省略）などで計測することができる。

　試料室１０は、室内を真空状態に保持するための室である。上述したステンシルマスク３、回転駆動用モータ４等はこの試料室１０内に収容されている（図１参照）。

　続いて、上述のローラーモールド作製装置１を用いたローラーモールド作製方法の一例を以下に示す（図２等参照）。

　まず、シリコンウェハにレジストを塗布する（ステップＳＰ１）。例えば、シリコンウェハを高速回転した状態で中心にレジストの液を垂らして遠心力で広げる等することにより、シリコンウェハにレジストを均一に塗布することができる。このようにしてシリコンウェハにレジストを塗布して乾燥した後、該レジストに電子ビームを照射して所定のパターンを描画する（ステップＳＰ２）。その後、レジストの現像、およびシリコンウェハのエッチングを行い、パターンの部分（あるいはパターン以外の部分）に孔が開いたシリコンウェハ（すなわちステンシルマスク３）を得る（ステップＳＰ３）。例えば本実施形態では、シリコンウェハを材料にし、パターンを作製する必要領域を、０．００１ｍｍ程度の薄膜に加工した上で、この領域内に必要な開口パターンを作製して電子ビームが通過するパターンとする。

　また、ローラーモールド１００を回転させながら電子ビームを照射している間、ローラーモールド１００の回転軸８方向への回転振れを変位量検出センサ５によって検出し（ステップＳＰ５）、制御装置６に送信する。該検出信号を受信した制御装置６はアクチュエータ７にフィードバック信号を送信する（ステップＳＰ６）。このフィードバック信号を受信したアクチュエータ７は、電子ビームによる描画位置をローラーモールド１００に追従させ、回転振れ変位に起因するレジスト露光位置のズレを抑制する（ステップＳＰ７）。

　ここで、本実施形態では、レンズ（コンデンサレンズ等）によってほぼ平行光とした電子ビームをステンシルマスク３に照射し、開口パターンを透過した複数本の電子ビームをレジスト上に照射して同時描画することとしている（図１、図６参照）。こうした場合、集束ビームを利用する場合よりも広い範囲に電子ビームを照射することができるためスループットを大きくすることが可能である。ただし、このようにビームを集束させずに照射するので各照射箇所における出力は高くないので、その分、照射時間を長くする必要がある。なお、各箇所において所定の照射時間を達成することができれば、ローラーモールド１００（および回転軸８）の回転速度は速くても遅くても構わない（回転速度はスループットに影響しない）。

　ローラーモールド１００の所定範囲に描画したら、軸移動モータ１１を駆動してステージ９を所定量移動させ（ステップＳＰ８）、所定範囲への描画が終了していなければ（ステップＳＰ９にてＮＯ）、次の描画範囲に電子ビームを照射して描画する（ステップＳＰ４）。この後、ステージ９の移動と電子ビーム照射・描画とを繰り返し、レジスト上の所定範囲に対する描画を終えたら（ステップＳＰ９にてＹＥＳ）、レジストの現像とエッチングを行い（ステップＳＰ１０）、レジストを除去し、ローラーモールド１００の作製を終了する。

　ここまで説明したように、本実施形態のローラーモールド作製装置１においては、ローラーモールド１００の軸方向変位（アキシャル変位）に電子ビームによる描画位置を同期させるように追従させるので、当該ローラーモールド１００の回転振れ変位に起因する露光位置のズレを抑制することができる。これによれば、ローラーモールド１００の回転軸方向への回転振れに起因して描画パターンが不鮮明になるのを抑制することができる。しかも、空気静圧軸受を利用した場合のような大型化やコスト増を招くようなこともない。

　また、ローラーモールド１００上でのレジスト露光位置にズレが生じた場合、当該ローラーモールド１００自体を軸方向へ随時移動させて位置ズレを防ぐことも一つの手段たり得るが、これに比べ、本実施形態のローラーモールド作製装置１の場合には、ローラーモールド１００を動かすのではなく、これによりも軽量なステンシルマスク３のみを動かして追従させるようにしているので、応答性に優れ、追従性のよい同期動作を実現することができる。特に、ローラーモールド１００は面長が長いほど必然的に重量が増加するのに対し、ステンシルマスク３のサイズ・重量はローラー面長にかかわらず一定であるため、ローラーモールド１００の面長が長いほどその効果は顕著である。

　なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では、レンズによって平行光とした電子ビームをステンシルマスク３に照射したが、ここでいう平行は完全な平行状態ばかりでなく、それ以外の状態（例えば緩やかに集束する状態）を含みうる。要は、本実施形態ではステンシルマスク３を透過した後の複数本の電子ビームを利用し、レジスト上のある領域内にて同時描画することが一つの特徴であり、複数本の電子ビームが完全に平行でなくてもレジスト上を同時描画することは可能である。この観点からすると、適用可能な複数本の電子ビームは完全に平行なものには限られない。

　また、本実施形態ではアクチュエータ７を動作させてステンシルマスク３を軸方向に移動させたが、これも好適例であって特にこの態様に限られることはない。要は、電子ビームによるローラーモールド１００のレジスト上での描画位置（露光位置）を変えることにより、ローラーモールド１００の回転軸方向への回転振れ変位に起因するレジスト露光位置のズレを抑制することができれば、例えば上述したようにローラーモールド１００自体を回転軸方向へ移動させ、あるいは電子ビーム照射装置２とステンシルマスク３とを回転軸方向へ移動させるようにすることも可能である。

［第２の実施形態］
　本実施形態では、ローラーモールド作製装置１に、温度変化による変位等の影響を０（ゼロ）として取り扱うことができるようにする系（本明細書では絶対系とも呼ぶ）を構築している。絶対系の具体例は特に限定されるものではないが、例えば本実施形態では、極低線膨張係数（線膨張係数≒０ｐｐｍ）の材料であるセラミックス材料（一例としてニューセラミックス）を用いて上述の架台２１を形成し、当該架台２１の所定箇所に、温度変化による変位が０である（常温下での微少な温度変化による影響が０である）として取り扱うあるいは無視することが可能な絶対系を構築している（図１１のドット部分参照）。かかる絶対系においては、ローラーモールド１００、当該ローラー支持治具（回転軸８、軸受２２等を含む）２０、およびマスク架台３０のいずれかにおいて常温下での微少な温度変化に起因する相対的位置ズレが生じたとしても、当該絶対系に設定された規準面などの変位を０（ゼロ）として取り扱うことができる。なお、本実施形態では、セラミックス製架台２１の一方の端面（後述するディファレンシャル干渉計１２が設置されている側の端面）を規準面に設定している（図１１参照）。

　ディファレンシャル干渉計１２は、異なった光路を通した光の干渉縞を解析して光源の距離を測定する装置であり、上述した絶対系（の規準面）を規準としてステンシルマスク３の位置を測定するマスク位置測定センサとして機能する。本実施形態のディファレンシャル干渉計１２は、規準面と当該ステンシルマスク３の両方に対してレーザー光を照射し、反射光を解析してこれらの相対距離を測定する（図１１参照）。このようにして測定される規準面とステンシルマスク３との距離は相対的なものであるから、温度変化等の影響でディファレンシャル干渉計１２の位置等に変化があったとしてもその影響を受けることのない正確なステンシルマスクの位置（絶対位置）を検出することが可能となっている。

　ローラーモールド位置測定センサ１３は、絶対系を規準としてローラーモールド１００の位置を測定するセンサである。本実施形態では、このようなローラーモールド位置測定センサ１３として静電容量変位計（以下符号１３を付して表す）を用い、当該静電容量変位計１３をセラミックス製の架台２１に取り付け、ローラーモールド１００の位置を測定する（図１１、図１２参照）。この場合、ローラーモールド１００の回転軸方向両端面の軸方向位置を測定することが好ましい。本実施形態では、一対の静電容量変位計１３ａ，１３ｂを対向するように配置し、ローラーモールド１００の両端面の位置をそれぞれ測定するようにしている（図１１参照）。ローラーモールド１００の両端面の位置を絶対系のセンサ（静電容量変位計１３）で測定することにより、当該ローラーモールド１００の回転軸方向の位置、および当該ローラーモールド１００の回転軸方向への伸縮量を常に計測することが可能となる。

　ここまで説明したように、本実施形態のローラーモールド作製装置１においては、ローラーモールド１００の軸方向変位（アキシャル変位）に電子ビームによる描画位置を同期させるように追従させるので、当該ローラーモールド１００の回転振れ変位に起因する露光位置のズレを抑制することができる。これによれば、ローラーモールド１００の回転軸方向への回転振れに起因して描画パターンが不鮮明になるのを抑制することができる。しかも、空気静圧軸受を利用した場合のような大型化やコスト増を招くようなこともない。

　また、集束ビーム等でレジスト上に直接描画する装置においては、ローラーモールド１００上でのレジスト露光位置にズレが生じた場合、当該ローラーモールド１００自体を軸方向へ随時移動させて位置ズレを防ぐことも一つの手段たり得るが、これに比べ、本実施形態のローラーモールド作製装置１の場合には、比較的重量のあるローラーモールド１００を動かすのではなく、これによりも軽量なステンシルマスク３のみを動かして追従させるようにしているので、応答性に優れ、追従性のよい同期動作を実現することができる。

　続いて、ローラーモールド作製装置１を用いたローラーモールド作製時における、温度変化に起因する相対的位置ズレの補正手法について説明する（図１１等参照）。

　一般に、電子ビームの静電気対策といった観点から、ローラーモールド１００の材料には金属を使うことが多い。金属材料は線膨張係数が比較的大きいことから、パターン描画の大きさが数十～数百ナノメートル場合によっては数ナノメートル程度のパターン描画に際しては、たとえ０．０１℃レベルの温度変化であっても当該ローラーモールド１００の変位や伸縮が生じ、そうすると描画精度に悪影響を及ぼすおそれがある。温度変化により、さらにローラー支持治具２０、回転軸８、マスク架台３０においても変位や伸縮が生じれば描画精度への影響は尚更である。この点、本実施形態では、温度変化に起因する相対的位置ズレが生じた場合に、以下のようにして位置ズレを補正する。

　まず、ステンシルマスク３については、上述した規準面から当該ステンシルマスク３の所定箇所（例えば中心位置）までの距離（Ｘ１）をディファレンシャル干渉計１２にて随時測定する。ディファレンシャル干渉計１２による測定結果（測定信号）は、制御装置６へ送信される（図１１参照）。

　また、ローラーモールド１００については、その両端面の位置を、一対の静電容量変位計１３によってそれぞれ測定する。本実施形態では、第１の静電容量変位計（ディファレンシャル干渉計１２寄りの変位計）１３ａでローラーモールド１００のディファレンシャル干渉計１２寄りの端面（以下、「ロール規準端面」ともいう）の位置を測定し、第２の静電容量変位計１３ｂで他方の端面の位置を測定する。静電容量変位計１３ａ，１３ｂによる測定結果（測定信号）は、制御装置６へ送信される。

　ここで、本実施形態では、
Ｘ：規準面～マスクセンター（描画位置）間の距離
Ａ：規準面～変位計間の距離
Ｙ：規準面から露光位置までの距離
とおく（図１１、図１２参照）。距離Ｘはディファレンシャル干渉計で測定可能である。距離Ａは温度変化の影響を受けないため不変である。

　さらに、本実施形態では、
α：変位計測定値（第１の静電容量変位計１３ａの先端からローラーモールド１００の一方の端面（ロール規準端面）までの距離）
β：変位計測定値（第２の静電容量変位計１３ｂの先端からローラーモールド１００の他方の端面までの距離）
Ｌ：ロール面長（ローラーモールド１００の一方の端面（ロール規準端面）と他方の端面との距離（幅））
Ｐ：ローラーモールド１００の一方の端面（ロール規準端面）から任意の露光位置までの距離
とおき、これら符号に、＜ロール規準端面から距離Ｐの位置を露光している時＞は添字１を、それから＜一定時間経過後＞は添字２をそれぞれ付して示す。

＜ロール規準端面から距離Ｐの位置を露光している時（露光開始時点）＞
　変位計測定値はα１，β１、ロール面長はＬ１、ロール規準端面から任意の設定位置（露光位置Ｐ）までの距離はＰ１である（図１３参照）。この時、規準面から露光位置Ｐまでの距離Ｙ１は以下の数式１により求められる。
［数式１］
　　　Ｙ１＝Ａ＋α１＋Ｐ１
このようにして初期状態の規準面から露光位置までの距離Ｙ（Ｙ１）を求めることができる。

＜一定時間経過後＞
　続いて、一定時間経過後、ローラーモールド（回転軸８を含む）１００が軸方向に変形した場合の相対的位置ズレの補正手法を一例を挙げつつ以下に説明する（図１４参照）。回転軸８の端面が例えば回転駆動用モータ４などに接している場合、温度上昇に伴い回転軸８が伸びると、当該回転軸８に支持されているローラーモールド１００の位置が変位する。

　ここでは、ローラーモールド１００の変形後におけるロール規準端面～露光位置Ｐまでの距離Ｐ２を求める。このために、まず、ローラーモールド１００の変形量Ｌ２－Ｌ１を以下の数式２で求める。
［数式２］
　　　Ｌ２－Ｌ１＝－｛（α２－α１）＋（β２－β１）｝

　ローラーモールド１００の変形量はロール面長内で均一と考えられるので、比例配分によりＰ２は以下のように求められる。
［数式３］
　　　Ｐ２＝Ｐ１+（Ｌ２－Ｌ１）×（Ｐ１／Ｌ１）
　　　　　＝Ｐ１－｛（α２－α１）+（β２－β１）｝×（Ｐ１／Ｌ１）

　よって、変形後の規準面から露光位置Ｐまでの距離Ｙ２は以下の数式４で求められる。
［数式４］
　　　Ｙ２＝Ａ＋α２＋Ｐ２
　　　　　＝Ａ＋α２＋Ｐ１－｛（α２－α１）＋（β２－β１）｝×（Ｐ１／Ｌ１）

　ここで、変形前後での規準面から露光位置Ｐまでの距離の差は、以下の数式５のようにして求められる。
［数式５］
　　　Ｙ２－Ｙ１＝Ａ＋α２＋Ｐ１－｛（α２－α１）＋（β２－β１）｝×（Ｐ１／Ｌ１）－（Ａ＋α１＋Ｐ１）
　　　　　　　　＝（α２－α１）－｛（α２－α１）＋（β２－β１）｝×（Ｐ１／Ｌ１）

　上記数式５の右辺（最終）における各数値は既知もしくは測定可能な値であることから、（Ｙ２－Ｙ１）は計算により求めることが可能である。この結果、当該数式５から求められる（Ｙ２－Ｙ１）分だけステンシルマスク３を動かせばＸ＝Ｙの関係を維持することができるから、ローラーモールド１００等に変形（例えば熱変形）が生じても露光位置Ｐとステンシルマスク３（の中心）との相対位置を変化させずに露光することが可能となる。

　なお、距離α，βは、ローラーモールド１００の表面の状態による影響を受けて誤差を含む場合があるので、このような影響を極力排除しうる状態で測定されることが好ましい。例えば本実施形態では、制御装置６により、ローラーモールド１００が数回転する間の測定結果の平均値（時間平均）を算出し、該平均値に基づき変化量を判断することとしている。

　また、所定時間内における平均値（時間平均）の算出方法には種々があるが、例えば、直近の所定時間の測定データを、比較的短い時間毎に更新しながら平均値を求めることは好適な一例である。具体例を挙げれば、直近１０分間の測定データを１分毎に更新する（換言すれば、もっとも古い１分間の測定データを最新の１分間データに置き換える）ことにより平均値を求める手法などである。

　ここまで説明したように、本実施形態におけるローラーモールド作製装置１においては、微少な温度変化に伴う変位がない（として取り扱うことができる）絶対系を規準として各測定センサ（ディファレンシャル干渉計１２、静電容量変位計１３）で変位量を測定することで、ステンシルマスク３およびローラーモールド１００の絶対系における位置（絶対位置）を把握し、相対的位置ズレ量を常に正確に算出し、該ズレ量に合わせてステンシルマスク３を従動させる。これによれば、ステンシルマスク３とローラーモールド１００の相対位置のズレを最小化するよう補正し、温度変化の影響で描画パターンが不鮮明になってしまうのを回避することができる。

　なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では位置ズレを補正するためにステンシルマスク３を軸方向に移動させるようにしたが、これとは逆にローラーモールド１００を軸方向に移動させることによっても位置ズレを補正することができる。ただし、ステンシルマスク３がシリコンといった低比重の材料からなる場合には、ローラーモールド１００を動かすよりも、比較的軽量なステンシルマスク３を動かすほうが応答性を向上させることができる。

　上述したローラーモールド作製装置１を用いて露光テストを実施した。以下に実施例としてその結果を示す。

　この露光テストでは約６時間をかけ、ローラーモールド１００を約４０００周させる間、熱変形等の影響で露光位置にずれが生じるかどうかテストした。使用したステンシルマスク３の開口部寸法は開口幅が200nm、露光ピッチが2000nmである。露光テスト時のロール条件（露光位置、ロール面長）は図１５に示すとおりである。

　テスト開始から６時間が経過するまでの変位計測定値α（第１の静電容量変位計１３ａの先端からローラーモールド１００の一方の端面（ロール規準端面）までの距離）と、変位計測定値β（第２の静電容量変位計１３ｂの先端からローラーモールド１００の他方の端面までの距離）の変化を、露光開始時点を０として調べた（図１６参照）。この結果も踏まえると、時間経過に伴い、熱変形によって種々の位置ズレが生じていると考えられた。なお、制御しない場合の露光位置の推定ズレ量は1136nmであった（図１５参照）。

　温度補正制御手法に基づいてステンシルマスク３の位置制御を実施したところ、ステンシルマスク３の開口幅200nmに対して、ライン幅がほぼ200nmのラインを描画することができた（図１７参照）。この結果から、露光位置とステンシルマスク３の位置との間の相対的なズレを最小化して露光できたことが確認された。

　本発明は、パターンを転写するためのローラー状の押し型であるローラーモールドを作製する装置およびその作製方法に適用して好適なものである。

１…ローラーモールド作製装置、２…電子ビーム照射装置、３…ステンシルマスク（マスク）、４…回転駆動用モータ（回転駆動装置）、５…変位量検出センサ、６…制御装置、７…アクチュエータ、８…回転軸、１２…ディファレンシャル干渉計（マスク位置測定センサ）、１３…静電容量変位計（ローラーモールド位置測定センサ）、２０…ローラー支持治具、２１…架台（絶対系）、３０…マスク架台、１００…ローラーモールド

Claims (15)

1. 　パターンを転写するためのローラー状の押し型であるローラーモールドを作製する装置において、
   　レジストが塗布された前記ローラーモールドに対して電子ビームを照射する電子ビーム照射装置と、
   　該電子ビーム照射装置から照射された電子ビームの一部を透過させる開口部を有し、前記レジスト上に同時描画する複数本のビームを形成するマスクと、
   　前記ローラーモールドを回転軸周りに回転させる回転駆動装置と、
   　該回転駆動装置による回転時、前記ローラーモールドの回転軸方向への回転振れ変位量を検出する変位量検出センサと、
   　該変位量検出センサによる検出信号を受信し、前記電子ビームによる前記ローラーモールドの前記レジスト上での描画位置を当該ローラーモールドに追従させるための制御信号を送信する制御装置と、
   　該制御装置からの制御信号に基づいて前記電子ビームによる描画位置を前記ローラーモールドの回転軸方向への変位に追従させるアクチュエータと、
   を備え、前記ローラーモールドの回転軸方向への回転振れ変位に起因する前記レジストの露光位置のズレを抑制する、ローラーモールドの作製装置。
2. 　前記マスクの開口部は、透過後の前記電子ビームを複数本の平行光にするものである、請求項１に記載のローラーモールドの作製装置。
3. 　前記アクチュエータは、前記マスクを回転軸方向に移動させるものである、請求項１または２に記載のローラーモールドの作製装置。
4. 　前記変位量検出センサは、前記回転軸の端面の前記回転軸方向への変位量を検出する、請求項１から３のいずれか一項に記載のローラーモールドの作製装置。
5. 　前記変位量検出センサは、前記回転軸の端面の回転中心部分の変位量を検出する、請求項４に記載のローラーモールドの作製装置。
6. 　前記アクチュエータは圧電アクチュエータである、請求項１から５のいずれか一項に記載のローラーモールドの作製装置。
7. 　パターンを転写するためのローラー状の押し型であるローラーモールドを作製する方法において、
   　電子ビーム照射装置から照射された電子ビームを、開口部が形成されたマスクを透過させて前記レジスト上に同時描画する複数本のビームにし、
   　レジストが塗布された前記ローラーモールドを回転軸周りに回転させ、当該ローラーモールドに対して前記マスクを透過した電子ビームを照射し、
   　回転時の前記ローラーモールドの回転軸方向への回転振れ変位量を検出し、
   　該検出信号に基づき、前記電子ビームによる前記ローラーモールドの前記レジスト上での描画位置を当該ローラーモールドに追従させる、
   ローラーモールドの作製方法。
8. 　前記マスクの開口部を透過させた後の前記電子ビームを複数本の平行光にする、請求項７に記載のローラーモールドの作製方法。
9. 　アクチュエータにより前記マスクを回転軸方向に移動させ、前記電子ビームによる前記ローラーモールドの前記レジスト上での描画位置を当該ローラーモールドに追従させる、請求項８または９に記載のローラーモールドの作製方法。
10. 　前記回転軸の端面の前記回転軸方向への変位量を検出することにより、前記ローラーモールドの回転軸方向への回転振れ変位量を検出する、請求項７から９のいずれか一項に記載のローラーモールドの作製方法。
11. 　前記回転軸の端面の回転中心部分の変位量を検出する、請求項１０に記載のローラーモールドの作製方法。
12. 　温度変化による影響を受けない系として扱うことができる絶対系と、
    　該絶対系を規準として前記マスクの位置を測定するマスク位置測定センサと、
    　前記絶対系を規準として前記ローラーモールドの位置を測定するローラーモールド位置測定センサと、
    をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記ローラーモールド位置測定センサおよび前記マスク位置測定センサによる測定信号を受信し、前記電子ビームによる前記ローラーモールドの前記レジスト上での描画位置のズレを最小化するための制御信号を送信し、
    　前記アクチュエータは、該制御装置からの制御信号に基づいて前記ローラーモールドおよび前記マスクの少なくとも一方を動かし、前記電子ビームによる描画位置を移動させる、請求項１に記載のローラーモールドの作製装置。
13. 　温度変化による影響を受けない系として扱うことができる絶対系を規準として前記ローラーモールドの位置を測定し、
    　さらに前記絶対系を規準として、前記マスクの位置を測定し、
    　前記ローラーモールドと前記マスクの相対的位置ズレが生じた場合に、前記ローラーモールドの位置および前記マスクの位置の前記絶対系との差分に基づく相対的ズレ量を検出し、
    　前記ローラーモールドおよび前記マスクの少なくとも一方を動かし、前記電子ビームによる前記ローラーモールドのレジスト上での描画位置のズレを最小化する、請求項７に記載のローラーモールドの作製方法。
14. 　パターンを転写するためのローラー状の押し型であるローラーモールドを作製する方法において、
    　温度変化による影響を受けない系として扱うことができる絶対系を規準として前記ローラーモールドの位置を測定し、
    　さらに前記絶対系を規準として、電子ビーム照射装置から照射された電子ビームの一部を透過させるマスクの位置を測定し、
    　前記ローラーモールドと前記マスクの相対的位置ズレが生じた場合に、前記ローラーモールドの位置および前記マスクの位置の前記絶対系との差分に基づく相対的ズレ量を検出し、
    　前記ローラーモールドおよび前記マスクの少なくとも一方を動かし、前記電子ビームによる前記ローラーモールドのレジスト上での描画位置のズレを最小化する、ローラーモールドの作製方法。
15. 　パターンを転写するためのローラー状の押し型であるローラーモールドを作製する装置において、
    　レジストが塗布された前記ローラーモールドに対して電子ビームを照射する電子ビーム照射装置と、
    　該電子ビーム照射装置から照射された電子ビームの一部を透過させる開口部を有し、前記レジスト上に同時描画する複数本のビームを形成するマスクと、
    　前記ローラーモールドを支持するローラー支持治具と、
    　前記ローラーモールドを回転軸周りに回転させる回転駆動装置と、
    　温度変化による影響を受けない系として扱うことができる絶対系と、
    　該絶対系を規準として前記マスクの位置を測定するマスク位置測定センサと、
    　前記絶対系を規準として前記ローラーモールドの位置を測定するローラーモールド位置測定センサと、
    　該ローラーモールド位置測定センサおよび前記マスク位置測定センサによる測定信号を受信し、前記電子ビームによる前記ローラーモールドの前記レジスト上での描画位置のズレを最小化するための制御信号を送信する制御装置と、
    　該制御装置からの制御信号に基づいて前記ローラーモールドおよび前記マスクの少なくとも一方を動かし、前記電子ビームによる描画位置を移動させるアクチュエータと、
    を備える、ローラーモールドの作製装置。

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