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JP2007242893A - パターン転写方法およびパターン転写装置 - Google Patents

パターン転写方法およびパターン転写装置 Download PDF

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JP2007242893A JP2006063268A JP2006063268A JP2007242893A JP 2007242893 A JP2007242893 A JP 2007242893A JP 2006063268 A JP2006063268 A JP 2006063268A JP 2006063268 A JP2006063268 A JP 2006063268A JP 2007242893 A JP2007242893 A JP 2007242893A
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Abstract

【課題】被転写基板と転写原版とのとの位置合わせ精度に優れた、位置ずれ分布の極めて小さい高品質のパターン転写方法およびパターン転写装置を提供すること。
【解決手段】転写するパターンを形成した転写原版のパターン形成面の転写位置と、前記パターンが転写される被転写基板の被転写面の被転写位置と、の位置合わせを行う工程と、前記パターン形成面と前記被転写面とを当接する工程と、前記位置合わせを行った後に、前記パターン形成面の転写位置と前記被転写面の被転写位置との面内方向における位置ずれを部分的に補正する工程と、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パターン転写方法およびパターン転写装置に関し、特に、等倍密着転写によるパターン転写方法およびパターン転写装置に関するものである。
近年、半導体装置の集積度が高くなることに伴い、これを構成するＬＳＩ素子の回路パターンはますます微細化している。このＬＳＩ素子の回路パターンの微細化においては、単に線幅が細くなるだけではなく、回路パターンの寸法精度や位置精度の向上も要請される。このため、パターンを形成するリソグラフィ技術にも大きな負荷が課せられており、このことは現在の量産コストの多くの部分を占めているリソグラフィ工程コストの上昇、すなわち製品コストの上昇要因となっている。
従来、紫外線を用いた縮小投影露光技術が量産用のリソグラフィ技術の主流であったが、露光に用いる紫外線の短波長化に伴い、投影光学系のコストが急激に増大している。また、この装置コスト上昇を少しでも吸収するために化学増幅型の高感度レジストを用いる必要に迫られた結果、レジストのエッジラフネスを酸の拡散長よりも小さくすることが原理的に困難となり、パターン寸法に与える影響が無視できない状況となっている。
一方、このような縮小投影露光の有する問題を根本的に解決する技術として、インプリント・リソグラフィに代表される等倍密着転写の技術が注目されている。等倍密着転写では高価な投影光学系が不要なので、装置コストを劇的に引き下げることが可能である。また、等倍密着転写では化学増幅型のレジストも必要としないので、レジストのエッジラフネスを抑制することも可能である。
特開２００２−２８９５６０号公報
しかしながら、等倍密着転写においては、位置合わせ精度の確保に課題を伴う。特に、パターンの微細化から要求される位置合わせ精度の向上に伴い、もはや下地基板の変形に伴う面内歪を無視することは不可能になるので、何らかの新技術の導入が必須である。従来、インプリント・リソグラフィにおいて、プレス時のプレス面におけるプレス圧力の不均一性を解消することに注目して、マスク基板側の高さに変化を付ける技術が公開されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、上記従来の技術においては、プレス時のプレス面におけるプレス圧力の不均一性を解消することを目的としており、部分的な面内歪への対応は、課題として認識されていない。そして、等倍密着転写においては、パターンの微細化に伴い、転写パターンの位置合わせ精度が厳しくなり、下地基板の面内変形に起因する下地パターンの面内歪や、下地基板表面の平坦面からのずれに誘起される面内歪が無視できない大きさとなることが懸念されている。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被転写基板と転写原版との位置合わせ精度に優れた、位置ずれ分布の極めて小さい高品質のパターン転写方法およびパターン転写装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、転写するパターンを形成した転写原版のパターン形成面の転写位置と、パターンが転写される被転写基板の被転写面の被転写位置と、の位置合わせを行う工程と、パターン形成面と被転写面とを当接する工程と、位置合わせを行った後に、パターン形成面の転写位置と被転写面の被転写位置との面内方向における位置ずれを部分的に補正する工程と、を含むことを特徴とする。
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、転写するパターンを形成した転写原版のパターン形成面と、レジスト膜が塗布されパターンが転写される被転写基板の被転写面と、を加圧押し付けして当接する加圧押し付け部と、パターン形成面の転写位置と被転写面の被転写位置との位置合わせを行う位置合わせ部と、パターン形成面と被転写面との当接面におけるパターン形成面の転写位置と被転写面の転写位置との、面内方向における位置ずれを部分的に補正する位置ずれ補正部と、被転写基板のレジスト膜を露光する光を照射する光源と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、パターン形成面の転写位置と被転写面の被転写位置との位置合わせ精度が大幅に向上する。これにより、パターン形成面の転写位置と該被転写面の被転写位置との位置ずれ分布の極めて小さい高品質のパターン転写方法を提供することが可能となる、という効果を奏する。
また、本発明によれば、パターン形成面の転写位置と該被転写面の被転写位置との位置ずれ分布の極めて小さい高品質のパターン転写を実現するパターン転写装置を提供することが可能となる、という効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるパターン転写方法およびパターン転写装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述により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適宜変更可能である。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるパターン転写装置の概略構成を示す構成図である。このパターン転写装置は、本発明にかかる転写方法による等倍密着転写を実現する転写装置であり、マスク基板１と、ウェハステージ３と、高さ調整部４と、制御部５と、位置ずれ分布測定部６と、演算部７と、レジスト硬化光照射部８と、加圧押し付け部９と、ウェハチャック１０と、格納部１１と、を備えて構成される。
このような本実施の形態にかかるパターン転写装置においては、原版となるマスク基板１は加圧押し付け部９に保持された状態で、被転写基板となるウェハ２と対向して配置される。ウェハ２はウェハチャック１０により保持され、ウェハステージ３上で該ウェハステージ３の面内方向において移動可能とされている。ウェハチャック１０により保持されたウェハ２とウェハステージ３との間には、格子状に並んでウェハ２の高さを部分的に調節可能な高さ調整部４が備えられる。該高さ調整部４は、格納部１１に納められている。
また、ウェハステージ３の動作と高さ調整部４の動作とは、制御部５により制御される。位置ずれ分布測定部６は、加圧押し付け部９によりマスク基板１がウェハ２上に押し付けられた状態で、マスク基板上のパターンとウェハ上のパターンとの相対位置ずれを測定する。この測定結果は、演算部７により高さ調整部４の制御用信号に変換されて、制御部５に送られる。レジスト硬化光照射部８は、制御部５および演算部７からの信号に基いてマスク基板１とウェハ２との位置合わせが完了した段階で、レジストを硬化させるために必要となる紫外光をマスク基板１の基板を介してウェハ２上のレジストに照射する。
以上のように、図１に示した構成を備えるパターン転写装置によりウェハ２の面内方向の歪補正が可能となることを説明するために、まず図２−１および図２−２を用いて、基板の高さ方向への変形が、位置合わせ精度に与える影響について説明する。図２−１は、本実施の形態にかかるパターン転写装置のおける補正の原理を説明するためのウェハＷの断面模式図である。また、図２−２は、図２−１おける領域Ａを拡大して示す図である。
ウェハが高さ方向（ウェハの厚み方向）に変形する場合、体積変形の歪エネルギーは極度に大きいので、通常、体積一定の変形が発生する。このため、ウェハの厚み方向（高さ方向）の中心面が中立面となり、この中心面上では変形前後で横方向（ウェハの面内方向）への変位が発生しない。したがって、この中立面とパターン面との間に発生する横方向への変位が、位置合わせのずれ量を与える。
ここで、たとえば中立面の形状を、横方向の座標（ｘ、ｙ）を用いて、ｈ（ｘ、ｙ）と記述する。この場合、ｈが余り大きくない条件では、この位置合わせのずれ量は、図２−２に示すように、ｈ（ｘ、ｙ）の勾配にウェハの厚みｔWの半分を乗じ、符号を反転させた、−ｔW／２＊ｇｒａｄ（ｈ）で与えられる。一例として、厚み７２０μｍのウェハがあり、横方向１ｍｍあたりの高さの変形量が１００ｎｍであったとすると、この場合には３６ｎｍの位置合わせずれ量が発生することになる。
図３−１は、本実施の形態にかかるパターン転写装置のおける補正の原理を説明するためのマスク基板ＭとウェハＷと断面模式図である。また、図３−２は、図３−１おける領域Ｂを拡大して示す図である。等倍密着転写においては、原版であるマスク基板が被転写基板であるウェハに加圧押し付けされるので、マスク基板の面形状はウェハの面形状に沿う。また、上記の場合と同様に、マスク基板に関しても厚み方向の中心面が中立面となる。
ここで、図３−２に示すように、ウェハＷが平坦な状態のときにマスク基板ＭとウェハＷとが重なる位置がそれぞれＭ１、Ｗ１の位置である。すなわち、マスク基板Ｍのマスクパターン面における設計上の転写位置がＭ１の位置である。そして、ウェハ２のウェハパターン面における設計上の被転写位置がＷ１の位置である。
一方、マスク基板Ｍのマスクパターン面における実際の転写時の位置はＭ２の位置となる。そして、ウェハ２のウェハパターン面における実際の転写時の位置はＷ２の位置である。
したがって、本来の設計上は、マスク基板Ｍのマスクパターン面における位置Ｍ１とウェハ２のウェハパターン面における位置Ｗ１とが重なってパターン転写が行われるはずが、実際には、マスク基板Ｍのマスクパターン面における位置Ｍ２とウェハ２のウェハパターン面における位置Ｗ２とが重なってパターン転写が行われる。
これにより、ウェハのパターンの変形とマスク基板のパターンの変形とを合わせた、パターン転写時の位置合わせずれ量は、マスク基板の厚みをｔMとすると、（ｔW＋ｔM）／２＊ｇｒａｄ（ｈ）で与えられる。一例として、ウェハの厚みが７２０μｍ、マスク基板の厚みが２００μｍ、高さ方向の変形量が横方向１ｍｍあたり１００ｎｍであったとすると、この場合には４６ｎｍの位置合わせずれ量が発生することになる。
したがって、高さ調整部の調整機能を、±１μｍ程度の小さな変位を発生することができる性能で設計しておくことにより、転写領域内で数十ｎｍの部分的な位置合わせずれの補正が可能となる。一般に、位置合わせのずれ量の許容値は、線幅の１／３以下とされているので、線幅が４５ｎｍ以下となる世代では、この程度の位置合わせ補正が可能であれば十分である。
また、等倍密着転写ではマスク基板とウェハとの加圧押し付けが行われる。このため、本発明における高さ調整部４は、単にウェハを押し上げる方向の力を備えていれば良く、単純な構成とすることが可能であり、低コストで構成することが可能である。これに対し、加圧押し付けの無いリソグラフィでは、ウェハ裏面の高さ調整部は、凹面を形成する必要のある場合には押し上げるのみでなく引き込む動作が必要となるので、微小な真空チャックを構成する等の工夫が必要となる。
つぎに、本実施の形態にかかる転写装置を用いた実際のパターン転写方法を、図４を参照しながら以下において説明する。図４は、本実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。まず、原版となるマスク基板１には、予め回路パターンと共に、位置合わせずれ検出のためのパターンを形成しておく。なお、回路パターンの一部を位置合わせずれ検出に利用しても構わない。
マスク基板１の周辺支持枠は、たとえば厚み６．１ｍｍの石英ガラスにより構成されており、パターン形成領域はたとえば厚み２００μｍの石英ガラスにより構成されている。また、被転写基板であるウェハ２は、たとえば厚み７２０μｍのシリコンウェハである。そして、このウェハ２には予め下地パターンを形成し、紫外線硬化型レジストを塗布しておく。ここで、下地パターンは、回路パターンと共に、位置合わせずれ検出のためのパターンを含むものとする。なお、ここでも、回路パターンの一部を位置合わせずれ検出に利用しても構わない。
用意されたマスク基板１は、図示しないプリアライメント機構により、水平方向の位置と水平面内の回転の粗調整（プリアライメント）を行った後に（ステップＳ１０１）、加圧押し付け部９のマスク基板チャックに固定される。そして、ウェハステージ３上の基準マークを用いて、水平方向の位置と回転方向の回転との微調整を行う（ステップＳ１０１）。
また、レジストが塗布されたウェハ２についてもマスク基板の場合と同様に、図示しないプリアライメント機構により、ノッチを基準として水平方向の位置と水平面内の回転との粗調整（プリアライメント）を行った後に（ステップＳ１０１）、ウェハステージ３上のウェハチャック１０に固定される。ウェハ２は、ウェハ２の周辺部のパターン形成を行わない部分を利用して、ウェハチャック１０に固定される。
つぎに、ウェハ２上の精アライメントマークを検出することにより、ウェハの水平方向の位置と回転方向の微調整を行う（ステップＳ１０１）。そして、この段階で、ウェハの精アライメントマークを検出することにより、ウェハ上の下地パターンの位置座標をウェハステージ座標に対する値として記録し、いわゆる下地パターン中心のマップを作成する。このマップを転写の際の中心座標の値として使用する。
ここで、高さ調整部４は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなるピエゾ素子が１ｍｍ毎に格子状に配列されて構成されている。そして、ウェハ２において一度の転写でパターンが形成される領域に対応するショット（転写）サイズが３２ｍｍ×２２ｍｍであることに対応して、３５個×２５個の計８７５個のピエゾ素子が、格納部１１に納められている。
各ピエゾ素子の高さ方向（転写処理時のウェハ２の厚み方向）における可動域は、たとえば±１μｍとすることができる。高さ調整部４は、制御部５からの信号に応じて各ピエゾ素子に所定の電圧を印加し、各ピエゾ素子の高さを調整することにより所望の高さ分布を形成する。また、格納部１１の全体が上下方向に移動可能な構成とされている。これにより、転写処理を行わないときに、特にウェハステージ３の動作により次の転写領域へウェハ２を移動させるときに、格納部１１の全体を移動させることにより高さ調整部４をウェハ２の裏面から退避させることができる。
つぎに、マスク基板１とウェハ２が前述のパターン転写前の所定の状態に置かれた段階で、通常のパターン転写装置と同様に、ウェハ２の第一ショット（転写）の中心座標の位置にウェハステージ３を移動し、ウェハ２の精アライメントを行う（ステップＳ１０２）。すなわち、ウェハ２の第一ショット（転写）の中心座標と、マスク基板１の中心座標と、の位置合わせを行う。引き続き、加圧押し付け部９と格納部１１とを駆動し、マスク基板１をウェハ２に押し付けるとともに、高さ調整部４をウェハ２の裏面（ウェハ２におけるマスク基板１と反対側の面）に接触させる（ステップＳ１０３）。
この状態で、位置ずれ分布測定部６を用いて、マスク基板１の位置合わせずれ検出パターンと、ウェハ２の位置合わせずれ検出パターンと、の間の位置ずれ量を、所定の位置において光学的に測定し、位置ずれ分布を計測する（ステップＳ１０４）。この測定結果をｕ（ｘ，ｙ）（但し、ｕは二次元ベクトル量）とすると、得られたｕ（ｘ，ｙ）から線積分を用いて、ｈ＝２／（ｔW＋ｔM）∫ｕｄｌを求めれば、前述の原理により、位置ずれ量ｕ（ｘ，ｙ）を相殺することが可能となる。実際には、ｕ（ｘ，ｙ）は連続値ではなく離散値なので、積分は和で近似され、演算部７では、ｈの近似値マップｈ１が得られる。
また、位置合わせずれ検出パターンの位置と高さ調整部４の格子位置とが一致しているとは限らない。このため、演算部７では、さらに近似値マップｈ１に多項式近似を施し、最小二乗法により多項式の各係数を求める。そして、得られた多項式の係数を、制御部５へデータとして送出する。
制御部５は、演算部７から受け取った多項式の係数を用いて、位置ずれ分布を補正する高さ分布情報を求め、高さ調整部４の各格子点に与えるべき補正高さ分布情報ｈ２を算出する（ステップＳ１０５）。そして、制御部５は、算出した補正高さ分布情報ｈ２を高さ調整部４の各ピエゾ素子に印加すべき電圧に換算するとともに該電圧をピエゾ素子に印加して該ピエゾ素子を駆動し、転写位置の面内における高さ分布の調整を行う（ステップＳ１０６）。この高さ調整により、マスク基板１とウェハ２との位置合わせずれを相殺することができる。
つぎに、制御部５は、転写位置の面内における高さ分布の調整処理の完了を確認した後、レジスト硬化光照射部８に対してレジスト硬化光照射の指示信号を送信する。レジスト硬化光照射部８は、制御部５からの指示信号に従って、レジスト硬化用の紫外光をマスク基板１の裏面から照射し、マスク基板１上のパターンと同一形状のレジストパターンをウェハ２上に転写する（ステップＳ１０７）。
なお、必要に応じて、紫外光の照射前に再度位置ずれ分布測定を行い、位置ずれが相殺されていることを確かめても良い。これにより、より信頼性の高い転写を行うことができる。さらに、位置ずれ分布の再測定結果に応じて、再度高さ調整の微調整を行っても良い。これにより、より確実に位置ずれを相殺することができ、さらに信頼性の高い転写を行うことができる。そして、位置ずれ分布の測定と高さ調整をフィードバック・ループにしても構わない。
紫外光の照射によりパターン転写がなされた後は、加圧押し付け部９と格納部１１とを共にウェハ２より離間させる（ステップＳ１０８）。そして制御部５は、次の転写位置が存在するか否かを判断する（ステップＳ１０９）。ここで、次の転写位置が存在する場合は（ステップＳ１０９肯定）、ステップＳ１０２に戻ってウェハステージ３を駆動し、次のショット（転写）中心座標までウェハステージ３を移動する。そして、同様の工程により転写処理を繰り返す。
一方、次の転写位置が存在しない場合は（ステップＳ１０９否定）、すなわちウェハ２上の全ての所望のショット（転写）が終了している場合は、再度、加圧押し付け部９と格納部１１とを共にウェハ２より離間させる。そして、これらを十分に離間させた後、転写終了済みのウェハ２をウェハチャック１０から取り出して（ステップＳ１１０）、ウェハ２の一連の転写工程が終了する。以後、同様の処理を行うことにより、次のウェハ２の転写を行うことができる。
本実施の形態にかかるパターン転写装置を用いて上述したような一連の工程を実施することにより、ウェハ２の転写位置における面内方向の部分的な歪を補正してマスク基板１とウェハ２との位置合わせ精度を大幅に向上させた、位置ずれ分布の極めて小さい高品質のパターン転写が可能となる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態にかかるパターン転写装置を用いた他のパターン転写方法について説明する。なお、本実施の形態にかかるパターン転写装置は第１の実施の形態の場合と同様であるため、図１および上記の説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。
本実施の形態にかかるパターン転写方法では、たとえば同一工程を経て同一ロットで作製された複数のウェハのように、ウェハの位置ずれ分布の再現性が高い場合の転写方法について説明する。このようにウェハの位置ずれ分布の再現性が高く、個々のウェハ毎の位置ずれ分布測定、あるいは、個々のウェハ内ショット毎の位置ずれ分布測定の必要がない場合には、以下の簡略な方法を用いることが可能である。以下、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。
まず、位置ずれ分布測定、ウェハ内ショット（転写）の位置ずれ分布測定を行うためのダミーウェハ（以下、先行ウェハ２ａと称する）に対してパターン転写を行う。この先行ウェハ２ａに対するパターン転写は、高さ調整部４をオフした状態、すなわち高さ調整部４を全て変位させない状態での通常のパターン転写を行う（ステップＳ２０１）。なお、このパターン転写においては、準備工程として上述したステップＳ１０１〜ステップＳ１０３を実施する。
つぎに、この転写済みの先行ウェハ２ａをパターン転写装置から取り出し、オフラインの位置ずれ測定装置を用いて、位置ずれ分布ｕ（ｘ，ｙ）を計測する（ステップＳ２０２）。なお、パターン転写装置の位置ずれ分布測定部６にオフライン測定機能を持たせて、該位置ずれ分布測定部６で測定することも可能である。さらに、得られた位置ずれ分布を演算部７に入力し、第１の実施の形態の場合と同様にしてｈの近似値マップｈ１を得る。
引き続き、第１の実施の形態の場合と同様にして演算部７が近似値マップｈ１に多項式近似を施して多項式の各係数を求め、得られた多項式の係数を制御部５へデータとして送出する。そして、制御部５は、演算部７から受け取った多項式の係数を用いて、位置ずれ分布を補正する高さ分布情報を補正し、高さ調整部４の各格子点に与えるべき補正高さ分布情報ｈ２を算出する（ステップＳ２０３）。
つぎに、製品となる本体ウェハ（以下、ウェハ２と称する）へのパターン転写を行う。ここで、準備工程としてマスク基板１の粗調整（プリアライメント）および微調整はすでに終了しているため、レジストが塗布されたウェハ２について粗調整（プリアライメント）および微調整を行う。すなわち、マスク基板１の場合と同様に、図示しないプリアライメント機構により、ノッチを基準として水平方向の位置と水平面内の回転との粗調整（プリアライメント）を行った後に（ステップＳ２０４）、ウェハステージ３上のウェハチャック１０に固定される。ウェハ２は、ウェハ２の周辺部のパターン形成を行わない部分を利用して、ウェハチャック１０に固定される。
つぎに、ウェハ２上の精アライメントマークを検出することにより、ウェハの水平方向の位置と回転方向の微調整を行う（ステップＳ２０４）。そして、この段階で、ウェハの精アライメントマークを検出することにより、ウェハ上の下地パターンの位置座標をウェハステージ座標に対する値として記録し、いわゆる下地パターン中心のマップを作成する。このマップを転写の際の中心座標の値として使用する。
つぎに、マスク基板１とウェハ２が前述のパターン転写前の所定の状態に置かれた段階で、通常のパターン転写装置と同様に、ウェハ２の第一ショット（転写）の中心座標の位置にウェハステージ３を移動し、ウェハ２の精アライメントを行う（ステップＳ２０５）。すなわち、ウェハ２の第一ショット（転写）の中心座標と、マスク基板１の中心座標と、の位置合わせを行う。引き続き、加圧押し付け部９と格納部１１とを駆動し、マスク基板１をウェハ２に押し付けるとともに、高さ調整部４をウェハ２の裏面（ウェハ２におけるマスク基板１と反対側の面）に接触させる（ステップＳ２０６）。
つぎに、制御部５は、先行ウェハ２ａの位置ずれ分布ｕ（ｘ，ｙ）に基づいて算出した補正高さ分布情報ｈ２を高さ調整部４の各ピエゾ素子に印加すべき電圧に換算するとともに該電圧をピエゾ素子に印加して該ピエゾ素子を駆動し、転写位置の面内における高さ分布の調整を行う（ステップＳ２０７）。この高さ調整により、マスク基板１とウェハ２との位置合わせずれを相殺することができる。
つぎに、制御部５は、転写位置の面内における高さ分布の調整処理の完了を確認した後、レジスト硬化光照射部８に対してレジスト硬化光照射の指示信号を送信する。レジスト硬化光照射部８は、制御部５からの指示信号に従って、レジスト硬化用の紫外光をマスク基板１の裏面から照射し、マスク基板１上のパターンと同一形状のレジストパターンをウェハ２上に転写する（ステップＳ２０８）。
紫外光の照射によりパターン転写がなされた後は、加圧押し付け部９と格納部１１とを共にウェハ２より離間させる（ステップＳ２０９）。そして制御部５は、次の転写位置が存在するか否かを判断する（ステップＳ２１０）。ここで、次の転写位置が存在する場合は（ステップＳ２１０肯定）、ステップＳ２０５に戻ってウェハステージ３を駆動し、次のショット（転写）中心座標までウェハステージ３を移動する。そして、同様の工程により転写処理を繰り返す。なお、他の転写位置においても、上記と同様に先行ウェハ２ａのデータに基づいてウェハ２のパターン転写を行うことができる。
一方、次の転写位置が存在しない場合は（ステップＳ２１０否定）、すなわちウェハ２上の全ての所望のショット（転写）が終了している場合は、再度、加圧押し付け部９と格納部１１とを共にウェハ２より離間させる。そして、これらを十分に離間させた後、転写終了済みのウェハ２はウェハチャック１０から取り外される（ステップＳ２１１）。ウェハ２がウェハチャック１０から取り外されると、制御部５では、たとえば継続処理信号の入力の有無などにより、パターン転写を実施する次のウェハ２が存在するか否かを判断する（ステップＳ２１２）。
パターン転写を実施する次のウェハ２が存在する場合は（ステップＳ２１２肯定）、ステップＳ２０４に戻って転写処理を繰り返す。このようにして同一ロットの後続のウェハ２へのパターン転写を行うことにより、ウェハ２の面内方向の部分的な歪を同等の精度で補正してパターン転写することが可能となる。
一方、パターン転写を実施する次のウェハ２が存在しない場合は（ステップＳ２１２否定）、同一ロットのウェハ２の一連の転写工程が終了する。以後、他のロットのウェハ２についても上記と同様の処理を行うことにより、ロット毎にウェハ２へのパターン転写を行うことができる。
なお、上記のパターン転写処理においては先行ウェハ２ａを用いて算出した補正高さ分布情報ｈ２を用いてウェハ２のパターン転写処理を行うが、この際、転写位置毎に異なる補正高さ分布情報ｈ２を用いてパターン転写処理を行うことも可能であり、また、全ての転写位置において同じ補正高さ分布情報ｈ２を用いてパターン転写処理を行うことも可能である。
以上のような本実施の形態にかかるパターン転写方法によれば、第１の実施の形態の場合と同様に、ウェハ２の転写位置における面内方向の部分的な歪を補正してマスク基板１とウェハ２との位置合わせ精度を大幅に向上させた、位置ずれ分布の極めて小さい高品質のパターン転写が可能となる。
また、本実施の形態にかかるパターン転写方法によれば、たとえば同一工程を経て同一ロットで作製された複数のウェハのように、ウェハの位置ずれ分布の再現性が高い場合においては、先行ウェハ２ａのデータをフィードバックすることにより、個々のウェハ毎の位置ずれ分布測定、あるいは、個々のウェハ内ショット毎の位置ずれ分布測定を行うことなく、ウェハ２の面内方向の部分的な歪を同等の精度で補正して量産性良くパターン転写を行うことができる。
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、上述した第１の実施の形態にかかるパターン転写装置を用いた他のパターン転写方法について説明する。なお、本実施の形態にかかるパターン転写装置は第１の実施の形態の場合と同様であるため、図１および上記の説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。
たとえば、個々のウェハ内ショット（転写）毎の位置ずれに大きな差が生じない場合には、以下の簡略な方法を用いることが可能である。本実施の形態にかかるパターン転写方法では、一枚のウェハ２に形成された複数の転写位置のうちの任意の代表転写位置についてのみ位置ずれ分布を測定して補正高さ分布情報を算出し、該代表転写位置における補正高さ分布情報を他の転写位置にも適用する転写方法について説明する。以下、図６−１および図６−２を参照しながら説明する。図６−１および図６−２は、本実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。
まず、用意したマスク基板１は、図示しないプリアライメント機構により、水平方向の位置と水平面内の回転の粗調整（プリアライメント）を行った後に（ステップＳ３０１）、加圧押し付け部９のマスク基板チャックに固定される。そして、ウェハステージ３上の基準マークを用いて、水平方向の位置と回転方向の回転との微調整を行う（ステップＳ３０１）。
また、レジストが塗布されたウェハ２についてもマスク基板の場合と同様に、図示しないプリアライメント機構により、ノッチを基準として水平方向の位置と水平面内の回転との粗調整（プリアライメント）を行った後に（ステップＳ３０１）、ウェハステージ３上のウェハチャック１０に固定される。ウェハ２は、ウェハ２の周辺部のパターン形成を行わない部分を利用して、ウェハチャック１０に固定される。
つぎに、ウェハ２上の精アライメントマークを検出することにより、ウェハの水平方向の位置と回転方向の微調整を行う（ステップＳ３０１）。そして、この段階で、ウェハの精アライメントマークを検出することにより、ウェハ上の下地パターンの位置座標をウェハステージ座標に対する値として記録し、いわゆる下地パターン中心のマップを作成する。このマップを転写の際の中心座標の値として使用する。
ここで、本実施の形態においては、ウェハ２の表面にある複数の転写位置のうち任意の転写位置（以下、代表転写位置と称する）をあらかじめ選択しておく。この代表転写位置の数に特に制限はない。
つぎに、マスク基板１とウェハ２が前述のパターン転写前の所定の状態に置かれた段階で、代表転写位置にウェハステージ３を移動し、ウェハ２の精アライメントを行う（ステップＳ３０２）。引き続き、加圧押し付け部９と格納部１１とを駆動し、マスク基板１をウェハ２に押し付けるとともに、高さ調整部４をウェハ２の裏面（ウェハ２におけるマスク基板１と反対側の面）に接触させる（ステップＳ３０３）。
この状態で、位置ずれ分布測定部６を用いて、代表転写位置におけるマスク基板１の位置合わせずれ検出パターンと、ウェハ２の位置合わせずれ検出パターンと、の間の位置ずれ量を、所定の位置において光学的に測定し、位置ずれ分布を計測する（ステップＳ３０４）。さらに、得られた位置ずれ分布を演算部７に入力し、第１の実施の形態の場合と同様にしてｈの近似値マップｈ１を得る。
引き続き、第１の実施の形態の場合と同様にして演算部７が近似値マップｈ１に多項式近似を施して多項式の各係数を求め、得られた多項式の係数を制御部５へデータとして送出する。制御部５は、演算部７から受け取った多項式の係数を用いて、位置ずれ分布を補正する高さ分布情報を求め、高さ調整部４の各格子点に与えるべき補正高さ分布情報ｈ２を算出する（ステップＳ３０５）。
そして、制御部５は、算出した補正高さ分布情報ｈ２を高さ調整部４の各ピエゾ素子に印加すべき電圧に換算するとともに該電圧をピエゾ素子に印加して該ピエゾ素子を駆動し、転写位置の面内における高さ分布の調整を行う（ステップＳ３０６）。この高さ調整により、マスク基板１とウェハ２との位置合わせずれを相殺することができる。
つぎに、制御部５は、転写位置の面内における高さ分布の調整処理の完了を確認した後、レジスト硬化光照射部８に対してレジスト硬化光照射の指示信号を送信する。レジスト硬化光照射部８は、制御部５からの指示信号に従ってレジスト硬化用の紫外光をマスク基板１の裏面から照射し、マスク基板１上のパターンと同一形状のレジストパターンをウェハ２上に転写する（ステップＳ３０７）。
紫外光の照射によりパターン転写がなされた後は、加圧押し付け部９と格納部１１とを共にウェハ２より離間させる（ステップＳ３０８）。そして制御部５は、次の代表転写位置が存在するか否かを判断する（ステップＳ３０９）。ここで、次の代表転写位置が存在する場合は（ステップＳ３０９肯定）、ステップＳ３０２に戻ってウェハステージ３を駆動し、次の代表転写位置までウェハステージ３を移動する。そして、同様の工程により代表転写位置におけるパターン転写処理を繰り返す。
一方、次の代表転写位置が存在しない場合は（ステップＳ３０９否定）、すなわちウェハ２上の全ての代表転写位置でのパターン転写が終了している場合は、つぎに、上記の処理において位置ずれ分布を測定していない他の転写位置（以下、一般転写位置と称する）のパターン転写処理に移行する。
一般転写位置のパターン転写を行うには、まず、一般転写位置にウェハステージ３を移動し、ウェハ２の精アライメントを行う（ステップＳ３１０）。引き続き、加圧押し付け部９と格納部１１とを駆動し、マスク基板１をウェハ２に押し付けるとともに、高さ調整部４をウェハ２の裏面（ウェハ２におけるマスク基板１と反対側の面）に接触させる（ステップＳ３１１）。
そして、制御部５は、代表転写位置でのパターン転写を行う際に算出した補正高さ分布情報ｈ２を高さ調整部４の各ピエゾ素子に印加すべき電圧に換算するとともに該電圧をピエゾ素子に印加して該ピエゾ素子を駆動し、転写位置の面内における高さ分布の調整を行う（ステップＳ３１２）。この高さ調整により、マスク基板１とウェハ２との位置合わせずれを相殺することができる。
なお、ここで用いる補正高さ分布情報ｈ２は、たとえば、特定の代表転写位置における補正高さ分布情報ｈ２を用いることができる。また、たとえば、複数の代表転写位置での補正高さ分布情報ｈ２の全体の平均を用いることができる。そして、一般転写位置の近隣の代表転写位置での補正高さ分布情報ｈ２の平均を用いても良い。さらに、一般転写位置の近隣の代表転写位置での補正高さ分布情報ｈ２を所定の補正式等を用いて調整して用いることも可能である。
つぎに、制御部５は、転写位置の面内における高さ分布の調整処理の完了を確認した後、レジスト硬化光照射部８に対してレジスト硬化光照射の指示信号を送信する。レジスト硬化光照射部８は、制御部５からの指示信号に従って、レジスト硬化用の紫外光をマスク基板１の裏面から照射し、マスク基板１上のパターンと同一形状のレジストパターンをウェハ２上に転写する（ステップＳ３１３）。
紫外光の照射によりパターン転写がなされた後は、加圧押し付け部９と格納部１１とを共にウェハ２より離間させる（ステップＳ３１４）。そして制御部５は、次の一般転写位置が存在するか否かを判断する（ステップＳ３１５）。ここで、次の一般転写位置が存在する場合は（ステップＳ３１５肯定）、ステップＳ３１０に戻ってウェハステージ３を駆動し、次のショット（転写）中心座標までウェハステージ３を移動する。そして、同様の工程により転写処理を繰り返す。
一方、次の一般転写位置が存在しない場合は（ステップＳ３１５否定）、すなわちウェハ２上の全ての所望のショット（転写）が終了している場合は、再度、加圧押し付け部９と格納部１１とを共にウェハ２より離間させる。そして、これらを十分に離間させた後、転写終了済みのウェハ２がウェハチャック１０から取り出されて（ステップＳ３１６）、ウェハ２の一連の転写工程が終了する。以後、同様の処理を行うことにより、次のウェハ２の転写を行うことができる。
以上のような本実施の形態にかかるパターン転写方法によれば、第１の実施の形態の場合と同様に、ウェハ２の転写位置における面内方向の部分的な歪を補正してマスク基板１とウェハ２との位置合わせ精度を大幅に向上させた、位置ずれ分布の極めて小さい高品質のパターン転写が可能となる。
また、本実施の形態にかかるパターン転写方法においては、一枚のウェハ２に形成された複数の転写位置の全ての箇所において位置ずれ分布を測定して補正高さ分布情報を算出することはせず、ウェハ２に形成された複数の転写位置のうちの任意の転写位置（代表転写位置）のみについて位置ずれ分布を測定して補正高さ分布情報を算出する。そして、この補正高さ分布情報を、位置ずれ分布を測定していない他の転写位置（一般転写位置）にも適用することにより、簡略な方法で量産性良くパターン転写を行うことができる。
（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４の実施の形態にかかるパターン転写装置の概略構成を示す構成図である。このパターン転写装置は、第１の実施の形態にかかるパターン転写装置と同様に本発明にかかる転写方法による等倍密着転写を実現する転写装置であり、マスク基板５１と、位置ずれ分布測定部５６と、演算部５７と、レジスト硬化光照射部５９と、を備えて構成される。ここで、マスク基板５１、位置ずれ分布測定部５６、演算部５７、レジスト硬化光照射部５９は、それぞれ上述したマスク基板１、位置ずれ分布測定部６、演算部７、レジスト硬化光照射部８に対応するものである。
なお、これらの部材の他にも第１の実施の形態にかかるパターン転写装置と同様にウェハステージ３、制御部５、加圧押し付け部９、ウェハチャック１０等を備えるが、図示の関係上第１の実施の形態と共通の部分は一部省略して示している。したがって、これらの部材については、上述の説明および図１を参照することとする。
本実施の形態にかかるパターン転写装置においては、原版となるマスク基板５１は加圧押し付け部９に保持された状態で、被転写基板となるウェハ５２と対向して配置される。ウェハ５２はウェハチャック１０により保持され、ウェハステージ３上で該ウェハステージの面内方向において移動可能とされている。
マスク基板５１は、たとえば厚み１００μｍの石英ガラス上に形成された転写パターン部５３の裏面に、石英の結晶である水晶５４が直接接合により貼り付けられている。マスク基板５１は、さらにその上に、透明半導体として知られている酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）と、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなり１ｍｍピッチの格子状に積層された透明電極５５と、を有して構成されている。なお、水晶５４は良く知られているように、透明な圧電体であり、ピエゾ効果を有する。
また、本実施の形態にかかるパターン転写装置においては、マスク基板５１がウェハ５２上に押し付けられた状態で、マスク基板５１上のパターンとウェハ５２上のパターンとの相対位置ずれを、位置ずれ分布測定部５６により測定できるようになっており、この測定結果は演算部５７により、ピエゾ効果を発する水晶５４の制御用信号に変換されて、制御部５８に送られる。
レジスト硬化光照射部５９は、制御部５８および演算部５７からの信号に基いてマスク基板５１とウェハ５２との位置合わせが完了した段階で、レジストを硬化させるために必要となる紫外光をマスク基板５１の基板を介してウェハ５２上のレジストに照射する。
図８は、マスク基板５１の構成を説明するための等価回路図である。図７における格子状の透明電極５５は、図８に示すように行線６１と列線６２に分けられ、行線６１はＴＦＴ６３のゲートに、列線６２はＴＦＴ６３のソースに、それぞれ接続されている。図７で説明した水晶５４は絶縁体であるため、電気的には並列に分割されたコンデンサと等価である。図８に示したコンデンサ６４は、このコンデンサに対応し、その一端がＴＦＴ６３のドレインに、他端は、ウェハ５２からなる接地電極に、それぞれ接続されている。
コンデンサ６４はピエゾ素子として機能するので、各格子点（行線６１と列線６２との交点）のコンデンサ６４に蓄積される電荷に比例して伸縮する。そこで、制御部５８の一部である、行デコーダー６６と列デコーダー６５とを用いて、ＤＲＡＭと同様の回路動作を行うことにより、各格子点毎に所望の電荷を蓄積させ、所望の伸縮分布を与えることが可能となる。
具体的には、各コンデンサに蓄積される電荷をＱ、静電容量をＣ、ピエゾ素子の実効膜厚をｔ、電気機械結合定数をｄ、マスク基板のポアソン比をνとすると、歪ｖと電荷Ｑの間には、次の近似式（１）が成り立つ。
Figure 2007242893
したがって、この近似式により、測定された位置合わせずれ量を入力として各コンデンサ６４に蓄えるべき電荷Ｑを求めることが可能であり、この電荷分布を構成することにより、ウェハの面内方向におけるマスク基板５１とウェハ５２との位置合わせずれを相殺することが可能となる。
つぎに、本実施の形態にかかる転写装置を用いた実際のパターン転写方法を、図９を参照しながら以下において説明する。図９は、本実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。まず、原版となるマスク基板５１には、予め回路パターンと共に、位置合わせずれ検出のためのパターンを形成しておく。なお、回路パターンの一部を位置合わせずれ検出に利用しても構わない。
被転写基板であるウェハ５２は、たとえば厚み７２０μｍのシリコンウェハである。そして、このウェハ５２には予め下地パターンを形成し、紫外線硬化型レジストを塗布しておく。ここで、下地パターンは、回路パターンと共に、位置合わせずれ検出のためのパターンを含むものとする。なお、ここでも、回路パターンの一部を位置合わせずれ検出に利用しても構わない。
用意されたマスク基板５１は、図示しないプリアライメント機構により、水平方向の位置と水平面内の回転の粗調整（プリアライメント）を行った後に（ステップＳ４０１）、図示しない加圧押し付け部のマスク基板チャックに固定される。そして、ウェハステージ上の基準マークを用いて、水平方向の位置と回転方向の回転との微調整を行う（ステップＳ４０１）。
また、レジストが塗布されたウェハ５２についてもマスク基板５１の場合と同様に、図示しないプリアライメント機構により、ノッチを基準として水平方向の位置と水平面内の回転との粗調整（プリアライメント）を行った後に（ステップＳ４０１）、ウェハステージ３上のウェハチャック１０に固定される。ウェハ５２は、ウェハ５２の周辺部のパターン形成を行わない部分を利用して、ウェハチャック１０に固定される。
つぎに、ウェハ５２上の精アライメントマークを検出することにより、ウェハの水平方向の位置と回転方向の微調整を行う（ステップＳ４０１）。そして、この段階で、ウェハの精アライメントマークを検出することにより、ウェハ上の下地パターンの位置座標をウェハステージ座標に対する値として記録し、いわゆる下地パターン中心のマップを作成する。このマップを転写の際の中心座標の値として使用する。
つぎに、マスク基板５１とウェハ５２が前述のパターン転写前の所定の状態に置かれた段階で、通常のパターン転写装置と同様に、ウェハ５２の第一ショット（転写）の中心座標の位置にウェハステージ３を移動し、ウェハ５２の精アライメントを行う（ステップＳ４０２）。すなわち、ウェハ５２の第一ショット（転写）の中心座標と、マスク基板５１の中心座標と、の位置合わせを行う。引き続き、加圧押し付け部９を駆動し、マスク基板５１をウェハ５２に押し付ける（ステップＳ４０３）。
そして、この状態で、位置ずれ分布測定部５６を用いて、マスク基板５１の位置合わせずれ検出パターンと、ウェハ５２の位置合わせずれ検出パターンと、の間の位置ずれ量を、所定の位置において光学的に測定し、位置ずれ分布を計測する（ステップＳ４０４）。この測定結果をｖ（ｘ，ｙ）（但し、ｖは二次元ベクトル量）とすると、得られたｖ（ｘ，ｙ）から式（１）を用いて、Ｑを求めれば、前述の原理により、位置合わせずれｖ（ｘ，ｙ）を相殺することが可能となる。実際には、ｖ（ｘ，ｙ）は連続値ではなく離散値なので、微分は差分で近似され、演算部５７では、Ｑの近似値マップＱ１が得られる。
また、位置合わせずれ検出パターンの位置と、透明電極５５の格子位置は、一致しているとは限らない。このため、演算部５７では、さらに、近似値マップＱ１に多項式近似を施し、最小二乗法により、多項式の各係数を求める。そして、得られた多項式の係数を、制御部５８へデータとして送付する。
制御部５８は、受け取った多項式の係数を用いて、各格子点の各電極に与えるべき電荷の分布情報Ｑ２を算出する。つぎに制御部５８は、算出した電荷の分布情報Ｑ２を、列デコーダー６５を介して各格子点の各電極に印加すべき電圧分布情報に換算する（ステップＳ４０５）。そして、制御部５８は、得られた電圧を、循環的に、順次各行を選択し、各列に印加することにより、コンデンサ６４に電荷分布を形成して水晶５４に所望の電圧分布を形成する（ステップＳ４０６）。これにより、水晶５４のピエゾ効果による歪が発生し、マスク基板５１の転写位置におけるパターンの面内方向の部分的な補正を行って、マスク基板５１とウェハ５２との位置合わせずれを相殺することができる。
つぎに、制御部５８は、水晶５４の面内における所望の電圧分布の形成処理の完了を確認した後、レジスト硬化光照射部５９に対してレジスト硬化光照射の指示信号を送信する。レジスト硬化光照射部５９は、制御部５８からの指示信号に従って、レジスト硬化用の紫外光をマスク基板５１の裏面から照射し、マスク基板５１上のパターンと同一形状のレジストパターンをウェハ５２上に転写する（ステップＳ４０７）。
なお、必要に応じて、紫外光の照射前に再度位置ずれ分布測定を行い、位置ずれが相殺されていることを確かめても良い。これにより、より信頼性の高い転写を行うことができる。さらに、位置ずれ分布の再測定結果に応じて、再度高さ調整の微調整を行っても良い。これにより、より確実に位置ずれを相殺することができ、さらに信頼性の高い転写を行うことができる。そして、位置ずれ分布の測定と高さ調整をフィードバック・ループにしても構わない。
紫外光の照射によりパターン転写がなされた後は、加圧押し付け部９をウェハ５２より離間させてマスク基板５１とウェハ５２とを離間させる（ステップＳ４０８）。そして制御部５８は、次の転写位置が存在するか否かを判断する（ステップＳ４０９）。ここで、次の転写位置が存在する場合は（ステップＳ４０９肯定）、ステップＳ４０２に戻ってウェハステージ３を駆動し、次のショット（転写）中心座標までウェハステージ３を移動する。そして、上記と同様の工程により転写処理を繰り返す。
一方、次の転写位置が存在しない場合は（ステップＳ４０９否定）、すなわちウェハ５２上の全ての所望のショット（転写）が終了している場合は、再度、加圧押し付け部９をウェハ５２より離間させる。そして、これらを十分に離間させた後、転写終了済みのウェハ５２がウェハチャック１０から取り出されて（ステップＳ４１０）、ウェハ５２の一連の転写工程が終了する。以後、ステップＳ４０１〜ステップＳ４１０と同様の処理を行うことにより、次のウェハ５２の転写を行うことができる。
本実施の形態にかかるパターン転写装置を用いて上述したような一連の工程を実施することにより、水晶５４のピエゾ効果を用いてマスク基板５１の転写位置におけるパターンの面内方向の部分的な補正を行って、マスク基板５１とウェハ５２との位置合わせ精度を大幅に向上させた、位置ずれ分布の極めて小さい高品質のパターン転写が可能となる。
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態では、上述した第４の実施の形態にかかるパターン転写装置を用いた他のパターン転写方法について説明する。なお、本実施の形態にかかるパターン転写装置は第４の実施の形態の場合と同様であるため、図７、図８、図１および上記の説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。
本実施の形態にかかるパターン転写方法では、たとえば同一工程を経て同一ロットで作製された複数のウェハのように、ウェハの位置ずれ分布の再現性が高い場合の転写方法について説明する。このようにウェハの位置ずれ分布の再現性が高く、個々のウェハ毎の位置ずれ分布測定、あるいは、個々のウェハ内ショット毎の位置ずれ分布測定の必要がない場合には、以下の簡略な方法を用いることが可能である。以下、図１０を参照しながら説明する。図１０は、本実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。
まず、位置ずれ分布測定、ウェハ内ショット（転写）の位置ずれ分布測定を行うためのダミーウェハ（以下、先行ウェハ５２ａと称する）に対してパターン転写を行う。この先行ウェハ５２ａに対するパターン転写は、水晶５４への電圧印加をオフした状態、すなわち水晶５４を全ての部位を変位させない状態での通常のパターン転写を行う（ステップＳ５０１）。なお、このパターン転写においては、準備工程として上述したステップＳ４０１〜ステップＳ４０３を実施する。
つぎに、この転写済みの先行ウェハ５２ａをパターン転写装置から取り出し、オフラインの位置ずれ測定装置を用いて、位置ずれ分布ｖ（ｘ，ｙ）を計測する（ステップＳ５０２）。なお、パターン転写装置の位置ずれ分布測定部５６にオフライン測定機能を持たせて、該位置ずれ分布測定部５６で測定することも可能である。さらに、得られた位置ずれ分布を演算部５７に入力し、第４の実施の形態の場合と同様にしてＱの近似値マップＱ１を得る。
引き続き、第４の実施の形態の場合と同様にして演算部５７が近似値マップＱ１に多項式近似を施して多項式の各係数を求め、得られた多項式の係数を制御部５８へデータとして送出する。そして、制御部５８は、演算部５７から受け取った多項式の係数を用いて、各格子点の各電極に与えるべき電荷の分布情報Ｑ２を算出する。つぎに制御部５８は、算出した電荷の分布情報Ｑ２を、列デコーダー６５を介して各格子点の各電極に印加すべき電圧分布情報に換算する（ステップＳ５０３）。
つぎに、製品となる本体ウェハ（以下、ウェハ５２と称する）へのパターン転写を行う。ここで、準備工程としてマスク基板５１の粗調整（プリアライメント）および微調整はすでに終了しているため、レジストが塗布されたウェハ５２について粗調整（プリアライメント）および微調整を行う。すなわち、マスク基板５１の場合と同様に、図示しないプリアライメント機構により、ノッチを基準として水平方向の位置と水平面内の回転との粗調整（プリアライメント）を行った後に（ステップＳ５０４）、ウェハステージ３上のウェハチャック１０に固定される。ウェハ５２は、ウェハ５２の周辺部のパターン形成を行わない部分を利用して、ウェハチャック１０に固定される。
つぎに、ウェハ５２上の精アライメントマークを検出することにより、ウェハの水平方向の位置と回転方向の微調整を行う（ステップＳ５０４）。そして、この段階で、ウェハの精アライメントマークを検出することにより、ウェハ上の下地パターンの位置座標をウェハステージ座標に対する値として記録し、いわゆる下地パターン中心のマップを作成する。このマップを転写の際の中心座標の値として使用する。
つぎに、マスク基板５１とウェハ５２が前述のパターン転写前の所定の状態に置かれた段階で、通常のパターン転写装置と同様に、ウェハ５２の第一ショット（転写）の中心座標の位置にウェハステージ３を移動し、ウェハ５２の精アライメントを行う（ステップＳ５０５）。すなわち、ウェハ５２の第一ショット（転写）の中心座標と、マスク基板５１の中心座標と、の位置合わせを行う。引き続き、加圧押し付け部９を駆動し、マスク基板５１をウェハ５２に押し付ける（ステップＳ５０６）。
つぎに、制御部５８は、先行ウェハ５２ａにおいて得た、各格子点の各電極に印加すべき電圧分布情報に基づいて、循環的に、順次各行を選択し、各列に印加することにより、コンデンサ６４に電荷分布を形成して水晶５４に所望の電圧分布を形成する（ステップＳ５０７）。これにより、水晶５４のピエゾ効果による歪が発生し、マスク基板５１の転写位置におけるパターンの面内方向の部分的な補正を行って、マスク基板５１とウェハ５２との位置合わせずれを相殺することができる。
つぎに、制御部５８は、水晶５４の面内における所望の電圧分布の形成処理の完了を確認した後、レジスト硬化光照射部５９に対してレジスト硬化光照射の指示信号を送信する。レジスト硬化光照射部５９は、制御部５８からの指示信号に従って、レジスト硬化用の紫外光をマスク基板５１の裏面から照射し、マスク基板５１上のパターンと同一形状のレジストパターンをウェハ５２上に転写する（ステップＳ５０８）。
紫外光の照射によりパターン転写がなされた後は、加圧押し付け部９をウェハ５２より離間させてマスク基板５１とウェハ５２とを離間させる（ステップＳ５０９）。そして制御部５８は、次の転写位置が存在するか否かを判断する（ステップＳ５１０）。ここで、次の転写位置が存在する場合は（ステップＳ５１０肯定）、ステップＳ５０５に戻ってウェハステージ３を駆動し、次のショット（転写）中心座標までウェハステージ３を移動する。そして、上記と同様の工程により転写処理を繰り返す。
一方、次の転写位置が存在しない場合は（ステップＳ５１０否定）、すなわちウェハ５２上の全ての所望のショット（転写）が終了している場合は、再度、加圧押し付け部９をウェハ５２より離間させる。そして、これらを十分に離間させた後、転写終了済みのウェハ５２はウェハチャック１０から取り出される（ステップＳ５１１）。ウェハ５２がウェハチャック１０から取り外されると、制御部５８では、たとえば継続処理信号の入力の有無などにより、パターン転写を実施する次のウェハ５２が存在するか否かを判断する（ステップＳ５１２）。
パターン転写を実施する次のウェハ５２が存在する場合は（ステップＳ５１２肯定）、ステップＳ５０４に戻って転写処理を繰り返す。このようにして同一ロットの後続のウェハ５２へのパターン転写を行うことにより、マスク基板５１の転写位置におけるパターンの面内方向の部分的な補正を同等の精度で実施してパターン転写することが可能となる。
一方、パターン転写を実施する次のウェハ５２が存在しない場合は（ステップＳ５１２否定）、同一ロットのウェハ５２の一連の転写工程が終了する。以後、他のロットのウェハ５２についても上記と同様の処理を行うことにより、ロット毎にウェハ５２へのパターン転写を行うことができる。
なお、上記のパターン転写処理においては先行ウェハ５２ａを用いて算出した電荷の分布情報Ｑ２を用いてウェハ５２のパターン転写処理を行うが、この際、転写位置毎に異なる電荷の分布情報Ｑ２を用いてパターン転写処理を行うことも可能であり、また、全ての転写位置において同じ電荷の分布情報Ｑ２を用いてパターン転写処理を行うことも可能である。
以上のような本実施の形態にかかるパターン転写方法によれば、第４の実施の形態の場合と同様に、マスク基板５１の転写位置におけるパターンの面内方向の部分的な補正を行ってマスク基板５１とウェハ５２との位置合わせ精度を大幅に向上させた、位置ずれ分布の極めて小さい高品質のパターン転写が可能となる。
また、本実施の形態にかかるパターン転写方法によれば、たとえば同一工程を経て同一ロットで作製された複数のウェハのように、ウェハの位置ずれ分布の再現性が高い場合においては、先行ウェハ５２ａのデータをフィードバックすることにより、個々のウェハ毎の位置ずれ分布測定、あるいは、個々のウェハ内ショット毎の位置ずれ分布測定を行うことなく、マスク基板５１の転写位置におけるパターンの面内方向の部分的な補正を同等の精度で実施して、量産性良くパターン転写を行うことができる。
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態では、上述した第４の実施の形態にかかるパターン転写装置を用いた他のパターン転写方法について説明する。なお、本実施の形態にかかるパターン転写装置は第４の実施の形態の場合と同様であるため、図７、図８、図１および上記の説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。
たとえば、個々のウェハ内ショット（転写）毎の位置ずれに大きな差が生じない場合には、以下の簡略な方法を用いることが可能である。本実施の形態にかかるパターン転写方法では、一枚のウェハ５２に形成された複数の転写位置のうちの任意の代表転写位置についてのみ位置ずれ分布を測定して電荷の分布情報Ｑ２を算出し、該代表転写位置における電荷の分布情報Ｑ２を他の転写位置にも適用する転写方法について説明する。以下、図１１−１および図１１−２を参照しながら説明する。図１１−１および図１１−２は本実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。
まず、用意したマスク基板５１は、図示しないプリアライメント機構により、水平方向の位置と水平面内の回転の粗調整（プリアライメント）を行った後に（ステップＳ６０１）、加圧押し付け部９のマスク基板チャックに固定される。そして、ウェハステージ３上の基準マークを用いて、水平方向の位置と回転方向の回転との微調整を行う（ステップＳ６０１）。
また、レジストが塗布されたウェハ５２についてもマスク基板の場合と同様に、図示しないプリアライメント機構により、ノッチを基準として水平方向の位置と水平面内の回転との粗調整（プリアライメント）を行った後に（ステップＳ６０１）、ウェハステージ３上のウェハチャック１０に固定される。ウェハ５２は、ウェハ５２の周辺部のパターン形成を行わない部分を利用して、ウェハチャック１０に固定される。
つぎに、ウェハ５２上の精アライメントマークを検出することにより、ウェハの水平方向の位置と回転方向の微調整を行う（ステップＳ６０１）。そして、この段階で、ウェハの精アライメントマークを検出することにより、ウェハ上の下地パターンの位置座標をウェハステージ座標に対する値として記録し、いわゆる下地パターン中心のマップを作成する。このマップを転写の際の中心座標の値として使用する。
ここで、本実施の形態においては、ウェハ５２の表面にある複数の転写位置のうち任意の転写位置（以下、代表転写位置と称する）をあらかじめ選択しておく。この代表転写位置の数に特に制限はない。
つぎに、マスク基板５１とウェハ５２が前述のパターン転写前の所定の状態に置かれた段階で、代表転写位置にウェハステージ３を移動し、ウェハ５２の精アライメントを行う（ステップＳ６０２）。引き続き、加圧押し付け部９を駆動し、マスク基板５１をウェハ５２に押し付ける（ステップＳ６０３）。
そして、この状態で、位置ずれ分布測定部５６を用いて、マスク基板５１の位置合わせずれ検出パターンと、ウェハ５２の位置合わせずれ検出パターンと、の間の位置ずれ量を、所定の位置において光学的に測定し、位置ずれ分布を計測する（ステップＳ６０４）。さらに、得られた位置ずれ分布を演算部５７に入力し、第４の実施の形態の場合と同様にしてＱの近似値マップＱ１を得る。
引き続き、第４の実施の形態の場合と同様にして演算部５７が近似値マップＱ１に多項式近似を施して多項式の各係数を求め、得られた多項式の係数を制御部５８へデータとして送出する。そして、制御部５８は、演算部５７から受け取った多項式の係数を用いて、各格子点の各電極に与えるべき電荷の分布情報Ｑ２を算出する。つぎに制御部５８は、算出した電荷の分布情報Ｑ２を、列デコーダー６５を介して各格子点の各電極に印加すべき電圧分布情報に換算する（ステップＳ６０５）。
そして、制御部５８は、得られた電圧を、循環的に、順次各行を選択し、各列に印加することにより、コンデンサ６４に電荷分布を形成して水晶５４に所望の電圧分布を形成する（ステップＳ６０６）。これにより、水晶５４のピエゾ効果による歪が発生し、マスク基板５１の転写位置におけるパターンの面内方向の部分的な補正を行って、マスク基板５１とウェハ５２との位置合わせずれを相殺することができる。
つぎに、制御部５８は、水晶５４の面内における所望の電荷分布を形成処理の完了を確認した後、レジスト硬化光照射部５９に対してレジスト硬化光照射の指示信号を送信する。レジスト硬化光照射部５９は、制御部５８からの指示信号に従って、レジスト硬化用の紫外光をマスク基板５１の裏面から照射し、マスク基板５１上のパターンと同一形状のレジストパターンをウェハ５２上に転写する（ステップＳ６０７）。
紫外光の照射によりパターン転写がなされた後は、加圧押し付け部９をウェハ５２より離間させてマスク基板５１とウェハ５２とを離間させる（ステップＳ６０８）。そして制御部５８は、次の代表転写位置が存在するか否かを判断する（ステップＳ６０９）。ここで、次の代表転写位置が存在する場合は（ステップＳ６０９肯定）、ステップＳ６０２に戻ってウェハステージ３を駆動し、次のショット（転写）中心座標までウェハステージ３を移動する。そして、上記と同様の工程により転写処理を繰り返す。
一方、次の代表転写位置が存在しない場合は（ステップＳ６０９否定）、すなわちウェハ５２上の全ての代表転写位置でのパターン転写が終了している場合は、つぎに、上記の処理において位置ずれ分布を測定していない他の転写位置（以下、一般転写位置と称する）のパターン転写処理に移行する。
一般転写位置のパターン転写を行うには、まず、一般転写位置にウェハステージ３を移動し、ウェハ５２の精アライメントを行う（ステップＳ６１０）。引き続き、加圧押し付け部９を駆動し、マスク基板５１をウェハ５２に押し付ける（ステップＳ６１１）。
そして、制御部５８は、代表転写位置でのパターン転写を行う際に得た、各格子点の各電極に印加すべき電圧分布情報に基づいて、循環的に、順次各行を選択し、各列に印加することにより、コンデンサ６４に電荷分布を形成して水晶５４に所望の電圧分布を形成する（ステップＳ６１２）。これにより、水晶５４のピエゾ効果による歪が発生し、マスク基板５１の転写位置におけるパターンの面内方向の部分的な補正を行って、マスク基板５１とウェハ５２との位置合わせずれを相殺することができる。
なお、ここで用いる電圧分布情報は、たとえば、特定の代表転写位置における電圧分布情報を用いることができる。また、たとえば、複数の代表転写位置での電圧分布情報の全体の平均を用いることができる。そして、一般転写位置の近隣の代表転写位置での電圧分布情報の平均を用いても良い。さらに、一般転写位置の近隣の代表転写位置での電圧分布情報を所定の補正式等を用いて調整して用いることも可能である。
つぎに、制御部５８は、水晶５４の面内における所望の電圧分布の形成処理の完了を確認した後、レジスト硬化光照射部５９に対してレジスト硬化光照射の指示信号を送信する。レジスト硬化光照射部５９は、制御部５８からの指示信号に従って、レジスト硬化用の紫外光をマスク基板５１の裏面から照射し、マスク基板５１上のパターンと同一形状のレジストパターンをウェハ５２上に転写する（ステップＳ６１３）。
紫外光の照射によりパターン転写がなされた後は、加圧押し付け部９をウェハ５２より離間させてマスク基板５１とウェハ５２とを離間させる（ステップＳ６１４）。そして制御部５８は、次の一般転写位置が存在するか否かを判断する（ステップＳ６１５）。ここで、次の一般転写位置が存在する場合は（ステップＳ６１５肯定）、ステップＳ６１０に戻ってウェハステージ３を駆動し、次のショット（転写）中心座標までウェハステージ３を移動する。そして、上記と同様の工程により転写処理を繰り返す。
一方、次の一般転写位置が存在しない場合は（ステップＳ６１５否定）、すなわちウェハ５２上の全ての一般転写位置でのパターン転写が終了している場合は、再度、加圧押し付け部９をウェハ５２より離間させる。そして、これらを十分に離間させた後、転写終了済みのウェハ５２がウェハチャック１０から取り出されて（ステップＳ６１６）、ウェハ５２の一連の転写工程が終了する。以後、同様の処理を行うことにより、次のウェハ５２の転写を行うことができる。
以上のような本実施の形態にかかるパターン転写方法によれば、第４の実施の形態の場合と同様に、マスク基板５１の転写位置におけるパターンの面内方向の部分的な補正を行ってマスク基板５１とウェハ５２との位置合わせ精度を大幅に向上させた、位置ずれ分布の極めて小さい高品質のパターン転写が可能となる。
また、本実施の形態にかかるパターン転写方法においては、一枚のウェハ５２に形成された複数の転写位置の全ての箇所において位置ずれ分布を測定することはせず、ウェハ５２に形成された複数の転写位置のうちの任意の転写位置（代表転写位置）のみについて位置ずれ分布を測定する。そして、代表転写位置のデータをフィードバックして、位置ずれ分布を測定していない他の転写位置（一般転写位置）にも適用することにより、個々の転写位置の位置ずれ分布測定を行うことなく、簡略な方法で量産性良くパターン転写を行うことができる。
なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではない。上述した実施の形態においては、紫外線硬化型レジストを用いた、ステップ・アンド・フラッシュのインプリント・リソグラフィを利用したが、本発明はマスク基板先端にレジスト材料を付着させて、先端部のみをウェハに接触させることによりパターン形成を行うマイクロコンタクト・リソグラフィにも適用することが可能である。
また、ウェハをステップ移動させることなく、ウェハ全面で一括してパターン形成を行う一括転写にも適用することが可能である。さらに、ピエゾ素子としてＰＺＴや水晶を用いたが、ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛（ＰＬＺＴ）等の他の材料を用いることも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
また、本発明においては、転写処理前のマスク基板とウェハとが面内方向において理想的な平面状態に形成されていることは必要とせず、転写処理前のマスク基板とウェハとが面内方向において理想的な状態にない場合においても、上記と同様に補正を行うことにより、マスク基板とウェハとの位置合わせ精度を大幅に向上させた、位置ずれ分布の極めて小さい高品質のパターン転写が可能である。
以上のように、本発明にかかるパターン転写方法は、インプリント・リソグラフィに代表される等倍密着転写によるパターン転写に有用である。
本発明の第１の実施の形態にかかるパターン転写装置の概略構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるパターン転写装置における補正の原理を説明するための断面模式図である。 図２−１おける領域Ａを拡大して示す図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるパターン転写装置おける補正の原理を説明するための断面模式図である。 図３−１おける領域Ｂを拡大して示す図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態にかかるパターン転写装置の概略構成を示す構成図である。 本発明の第４の実施の形態にかかるパターン転写装置のマスク基板の構成を説明するための等価回路図である。 本発明の第４の実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。 本発明の第５の実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。 本発明の第６の実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。 本発明の第６の実施の形態にかかるパターン転写方法の処理フローを説明するためのフローチャートである。
符号の説明
１、５１ マスク基板
２、５２ ウェハ
２ａ、５２ａ 先行ウェハ
３ ウェハステージ
４ 高さ調整部
５、５８ 制御部
６、５６ 位置ずれ分布測定部
７、５７ 演算部
８、５９ レジスト硬化光照射部
９ 加圧押し付け部
１０ ウェハチャック
１１ 格納部
５３ 転写パターン部
５４ 水晶
５５ 透明電極
６１ 行線
６２ 列線
６３ ＴＦＴ
６４ コンデンサ
６５ 列デコーダー
６６ 行デコーダー

Claims (11)

  1. 転写するパターンを形成した転写原版のパターン形成面の転写位置と、前記パターンが転写される被転写基板の被転写面の被転写位置と、の位置合わせを行う工程と、
    前記パターン形成面と前記被転写面とを当接する工程と、
    前記位置合わせを行った後に、前記パターン形成面の転写位置と前記被転写面の被転写位置との面内方向における位置ずれを部分的に補正する工程と、
    を含むことを特徴とするパターン転写方法。
  2. 前記位置合わせを行った後に、前記被転写面の面内方向における被転写位置を部分的に補正することにより前記位置ずれを部分的に補正すること
    を特徴とする請求項１に記載のパターン転写方法。
  3. 前記被転写面における被転写位置の一部の高さを部分的に調整することにより、該被転写面の被転写位置における面内方向の歪みを部分的に調整して該被転写位置における面内方向の部分的な位置ずれを補正すること
    を特徴とする請求項２に記載のパターン転写方法。
  4. 前記位置合わせを行った後に、前記パターン形成面の転写位置と前記被転写面の被転写位置との面内方向の位置ずれを測定して位置ずれ分布情報を作成する工程をさらに含み、
    前記位置ずれ分布情報に基づいて前記被転写面の面内方向における被転写位置を部分的に補正することにより、前記位置ずれを部分的に補正すること
    を特徴とする請求項２に記載のパターン転写方法。
  5. 前記位置合わせを行った後に、前記パターン形成面の面内方向における転写位置を部分的に補正することにより前記位置ずれを部分的に補正すること
    を特徴とする請求項１に記載のパターン転写方法。
  6. 前記位置合わせを行った後に、前記パターン形成面の転写位置と前記被転写面の被転写位置との面内方向の位置ずれを測定して位置ずれ分布情報を作成する工程をさらに含み、
    前記位置ずれ分布情報に基づいて前記パターン形成面の面内方向における転写位置を部分的に補正することにより、前記位置ずれを部分的に補正すること
    を特徴とする請求項５に記載のパターン転写方法。
  7. ピエゾ効果を有する材料が発生する歪みを用いて前記パターンの前記パターン形成面における面内方向の位置を部分的に補正することにより、前記位置ずれを部分的に補正すること
    を特徴とする請求項５に記載のパターン転写方法。
  8. 前記位置ずれを部分的に補正した後に、リソグラフィ技術により前記パターン形成面のパターンを前記被転写面に転写する工程をさらに含むこと
    を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載のパターン転写方法。
  9. 転写するパターンを形成した転写原版のパターン形成面と、レジスト膜が塗布され前記パターンが転写される被転写基板の被転写面と、を加圧押し付けして当接する加圧押し付け部と、
    前記パターン形成面の転写位置と前記被転写面の被転写位置との位置合わせを行う位置合わせ部と、
    前記パターン形成面と前記被転写面との当接面における前記パターン形成面の転写位置と前記被転写面の被転写位置との、面内方向における位置ずれを部分的に補正する位置ずれ補正部と、
    前記被転写基板のレジスト膜を露光する光を照射する光源と、
    を備えることを特徴とするパターン転写装置。
  10. 前記位置ずれ補正部が、前記当接面における前記被転写面の面内方向における被転写位置を部分的に補正することにより前記位置ずれを部分的に補正すること
    を特徴とする請求項９に記載のパターン転写装置。
  11. 前記位置ずれ補正部が、前記当接面における前記パターン形成面の面内方向における転写位置を部分的に補正することにより前記位置ずれを部分的に補正すること
    を特徴とする請求項９に記載のパターン転写装置。
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