JP2009200345A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速な転写を実現しつつ、パターン転写性及びモールド作成コストに優れた加工装置を提供することができる。
【解決手段】本発明の加工装置は、パターンが形成されたモールドを被転写体に塗布された被加工材料に押し付け、パターンを基板ＷＦに転写する加工装置であって、モールドＭＬを傾斜させる傾斜機構と、傾斜したモールドＭＬを基板ＷＦに近接させる移動機構と、傾斜したモールドＭＬの端部が基板ＷＦに接触したとき、モールドＭＬが基板ＷＦと平行になるようにモールドＭＬを回転させる回転機構と、回転機構によりモールドＭＬが回転する間、モールドＭＬの端部の位置が基板ＷＦに対して動かないように制御する制御機構とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は加工装置に係り、特に、原版となるモールドのパターンをウエハ等の基板に転写する加工装置に関する。

リソグラフィー技術を用いて微細な構造（電子回路、ＭＥＭＳ、グレーティングレンズなどのデバイス）を製造する際には、従来から、投影露光装置が用いられている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画されたパターンを、レジスト（感光剤）を塗布した基板（シリコンやガラス）に縮小投影してパターンを転写する。投影露光装置は、非常に微細な構造を形成することができるが、非常に高価であり、手軽に利用できるものではない。

一方、非常に微細な構造を形成可能で、且つ、低コストのパターニング法であるナノインプリントが注目されている。ナノインプリントとは、電子ビーム露光等によって微細なパターンが形成されたモールド（雛型）を、レジストとしての樹脂材料を塗布したウエハに押し付ける（押印する）ことによって、レジスト上にパターンを写し取るものである。ナノインプリントは、モールドを準備すれば、モールドを樹脂材料に押し付ける押印機構があればよいため、微細加工を低コストで実現することができる。

現在、ナノインプリントは、１０ｎｍ程度の微細な形状を転写することが可能であり、微細化については十分な性能を有する。ナノインプリントは、投影露光装置では採算が合わなかったために製造されなかった新しいデバイスへの適用が期待されており、特に、磁気記録媒体の微細な周期構造の形成手段として期待されている。

ナノインプリントにおいては、転写方法として、熱サイクル法や光硬化法（「ＵＶ硬化型」とも言われる）などが提案されている。熱サイクル法とは、加工対象の樹脂（熱可塑性材料）をガラス転移温度以上に加熱して（即ち、樹脂の流動性を高めて）モールドを押印し、冷却した後に離型する方法である。一方、光硬化法とは、紫外線硬化型の樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を利用し、透明なモールドで押印した状態で感光及び硬化させてからモールドを剥離（離型）する方法である。

このうち光硬化法は、比較的容易に温度を制御することができるため、半導体素子の製造に適している。半導体素子の製造には、高精度な重ね合わせ精度（基板にパターンを幾つか重ね合わせる際の精度）が必要となる。光硬化法は、透明なモールド越しに基板上のアライメントマークを観察することができる。このように、アライメントの観点からも、光硬化法は半導体素子の製造に適している。一方、熱サイクル法は、加熱する工程を含むため、基板及びモールドの温度上昇によって熱膨張し、重ね合わせ精度を維持することが困難である。

また、半導体素子の製造に限らず、商品を大量に生産する生産現場では、製造装置の生産性も要求される。製造装置のコストが低くても、生産能力が低ければ、トータルの生産コストが低くならないからである。

現在、一般的に用いられている露光装置（ステッパー又はスキャナー）において、単位時間当たりに処理できるウエハの枚数（スループット）は、１５０枚程度である。このため、露光装置が１回の転写に要する時間は、１秒以下である。

上述のとおり、ナノインプリントの転写には、押印工程、硬化工程、及び、離型工程の三つの工程が含まれる。従って、ナノインプリントで露光装置と同等のスループットを実現しようとする場合には、上記三つの工程を１秒程度で行う必要がある。

特許文献１には、転写工程を高速に行うため、押印工程において、モールドを斜めにして基板に接触させ、その後、モールドを基板に平行にして押し付ける方法が提案されている。かかる方法によれば、滴下したＵＶ硬化樹脂がパターン面全面に広がる工程を促進させることができるため、高速な転写が可能となる。

また、特許文献２には、モールドのパターン面を湾曲させ、硬化させながらモールドを基板上で転動させて転写を行う方法が提案されている。
特表２００４−５０５４３９号公報 特開２００５−２６８７７９号公報

しかしながら、特許文献１に示される押印動作を行う場合には、次のような問題が生じる。

図１４（ａ）〜（ｃ）は、特許文献１にも示される従来の加工装置における押印動作を示す概略図である。本図は、平面上にパターン形成されたモールドを用いて、平面の基板にパターン転写を行うときの押印動作を示している。

モールドの姿勢（傾斜）を調整するときの回転中心は、モールド１００１のパターンが形成された面の中心１００４である。図１４（ａ）に示されるように、押印の初期状態（初期位置）では、基板１００２とは非平行な状態で、ＵＶ硬化樹脂１００３が滴下された基板１００２に対して垂直にモールド１００１を降下させる。

モールド１００１がさらに降下すると、モールド１００１の最も下がった点である端部１００５（図１４（ｂ）中の左端下）が、最初に基板１００２と接触する。さらに、押印動作（モールド下降動作）を続けていくと、最初に接触した接触線１００５が基板１００２上を擦りながら移動し、最終的には、基板１００２とモールド１００１の表面が平行になる（図１４（ｃ））。

この場合、上述のように、モールド１００１の角部（端部１００５）が基板１００２上を擦るため、基板１００２とモールドの角との擦れによってゴミが発生したり、モールドの角が破損してしまうという可能性がある。ゴミの発生やモールドの破損を防止するために、非常に低速で押印動作（モールドの下降動作）を行うということも考えられる。しかしその場合には、転写動作を高速に行うという目的を達成することができない。

一方、特許文献２に示されるように、湾曲したパターン面を基板上で転動させる方法では、基板上をモールドが擦れることがないため、ゴミの発生などの問題は生じない。しかし、湾曲した面上に転写パターンを形成しなくてはならないため、モールドの作成工程が複雑になり、モールド作成コストが増大してしまう。また、ＵＶ硬化樹脂が硬化していない状態において、硬化から離型までの一連の動作が、連続的に同じ位置で行われることになる。このため、転写性が著しく劣化してしまうという問題が生じる。

そこで、本発明は、高速な転写を実現しつつ、パターン転写性及びモールド作成コストに優れた加工装置を提供することを例示的目的とする。

本発明の一側面としての加工装置は、パターンが形成されたモールドを被転写体に塗布された被加工材料に押し付け、該パターンを該被転写体に転写する加工装置であって、前記モールドを傾斜させる傾斜機構と、傾斜した前記モールドを前記被転写体に近接させる移動機構と、傾斜した前記モールドの端部が前記被転写体に接触したとき、該モールドが前記被転写体と平行になるように該モールドを回転させる回転機構と、前記回転機構により前記モールドが回転する間、前記モールドの前記端部の位置が前記被転写体に対して動かないように制御する制御機構とを有する。

本発明のその他の特徴及び目的は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、高速な転写を実現しつつ、パターン転写性及びモールド作成コストに優れた加工装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

本実施例の加工装置は、パターンが形成されたモールド（原版）を被転写体（基板）に塗布された被加工材料に押し付け、パターンを被転写体に転写する加工装置である。本実施例の加工装置は、例えば、ナノインプリント技術を利用する加工装置であり、半導体やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）などの微細加工を行うために適して用いられる。

図１は、本実施例の加工装置（インプリント装置）における押印動作を示す概要図である。図１（ａ）〜図１（ｃ）は、それぞれ、（ａ）押印開始時、（ｂ）接触時、（ｃ）押印完了時、におけるモールドＭＬと基板ＷＦの位置関係を示している。

図１（ａ）において、ＵＶＲは、基板ＷＦ上に滴下されたＵＶ硬化樹脂である。ＵＶ硬化樹脂ＵＶＲを滴下した基板ＷＦから離れた位置（下方）にモールドＭＬが位置している。このとき、モールドＭＬは、基板ＷＦに対して所定の角度で傾斜している。モールドＭＬの下面には、微細なパターン（不図示）が形成されている。

モールドＭＬを基板ＷＦに近づけていくと、図１（ｂ）に示されるように、モールドＭＬは、モールドＭＬの端部（端点、端線）を接触点として、基板ＷＦに接触する。この接触点（接触部）を回転中心（軸）として、モールドＭＬを右回りに回転させながら、モールドＭＬのパターン面を基板ＷＦに平行にする。

図１（ｃ）に示されるように、モールドＭＬが基板ＷＦと平行になったとき、押印動作は完了する。

最初、モールドＭＬと基板ＷＦの接触点（接触部）を中心としてモールドＭＬを回転させながら押印動作を行う。このため、図１（ｂ）に示されるように、ＵＶ硬化樹脂ＵＶＲは、図中の右方向に徐々に広がっていく。同時に、樹脂中に混入している気泡は右方向に押し出される。このように、本実施例の加工装置では、一方向に向けてＵＶ硬化樹脂ＵＶＲを広げていくため、樹脂の中に気泡が混入する可能性は低く、良好な転写パターンを短時間に得ることができる。

また、基板ＷＦとモールドＭＬの接触点が回転中心となるため、両者が接触点で接触した後、この接触点が擦れることがない。このため、パーティクルの発生が低減され、歩留まり向上が期待できる。また、モールドが摩擦によって破壊する可能性も低減される。

次に、実施例１における加工装置（ナノインプリント装置）の構成を説明する。図２は、実施例１における加工装置の概略構成図である。本実施例の加工装置は、光硬化型のナノインプリント装置である。

本実施例のナノインプリント装置１では、三次元パターンが形成されたモールドＭＬが、ＵＶ硬化樹脂ＵＶＲを塗布した基板ＷＦに押し付けられる。モールドＭＬを基板ＷＦに押し付けた状態で紫外線を照射することにより、ＵＶ硬化樹脂ＵＶＲを硬化させる。ＵＶ硬化樹脂ＵＶＲが硬化した後、モールドＭＬを引き上げて基板ＷＦから離すと、モールドＭＬに形成されていたパターンが基板ＷＦ上に転写される。

なお、本実施例では、基板ＷＦ上に複数のモールドパターンのショットを転写するステップアンドリピート方式の装置であり、基板ＷＦとモールドＭＬ上のパターンの位置合わせを行う位置合わせ機構も有する。

本実施例のナノインプリント装置１の構成について、図２を参照して説明する。ナノインプリント装置１は、モールドＭＬを保持及び駆動するモールド駆動機構、及び、基板ＷＦを保持及び駆動する基板駆動機構を備える。

モールド駆動機構は、モールドＭＬの姿勢（傾斜角）を調整する傾斜機構、及び、モールドＭＬをＺ方向（上下方向）に移動させて基板ＷＦ（被転写体）にモールドＭＬを押し付ける（接触させる）移動機構を有する。

基板駆動機構は、被転写体としての基板ＷＦを装置内で保持する機能、及び、位置決めなどに伴って基板ＷＦを移動させる機能を有する。

ナノインプリント装置１には、上記機構以外に、ＵＶ硬化樹脂ＵＶＲを硬化させる紫外線を照射する照明光学系、基板ＷＦとモールドＭＬの位置を精密に計測するための顕微鏡、及び、基板ＷＦ上にＵＶ硬化樹脂ＵＶＲを塗布する塗布装置などが設けられている。

ナノインプリント装置１は、定盤上に構成されている。定盤上には、基板搬送機構が設置される。さらに、定盤上に設置されたフレームに、モールド駆動機構、顕微鏡、照明光学系、及び、塗布装置などが固定されている。

以下、本実施例のナノインプリント装置１における各部について、詳細に説明する。

１００はモールドステージである。モールドステージ１００は、モールドＭＬを保持し、モールドＭＬの姿勢（傾斜角）を変化させるために用いられる。モールドステージ１００は、少なくとも、後述のモールドチルトステージ１０１を有する。

ＭＬは、転写パターンの原盤であるモールドである。モールドＭＬは、その下面（基板ＷＦとの対向面）において、微細な転写パターンが三次元的に形成されている。モールドＭＬに形成されたパターンは、例えば、幅５０ｎｍ、深さ１００ｎｍの溝が複数形成されたラインアンドスペースパターンなどである。

モールドＭＬは、石英などの紫外線を透過する材質で構成されている。これは、モールドＭＬの裏面（パターンが形成された面とは反対側の面）から照射された紫外線がモールドＭＬを透過して、紫外線をＵＶ硬化樹脂ＵＶＲに照射させるためである。

モールドＭＬは、モールドチルトステージ１０１（モールド保持手段）に保持されている。モールドチルトステージ１０１は、真空吸着、静電吸着、又は、機械的なクランプにより、モールドＭＬを保持する。モールドチルトステージ１０１は、後述するモールドＺ駆動部１０３の下部に位置しており、モールドＭＬの姿勢（傾斜角）を図中のＸ軸、Ｙ軸の回りの方向に自在に変えることが可能である。

モールドチルトステージ１０１には、その右側面において、モールド位置基準ミラー１０２が取り付けられている。モールド位置基準ミラー１０２は、レーザー測長器によってモールドＭＬの姿勢（傾斜角）を計測するための基準ミラーである。モールド位置基準ミラー１０２は、Ｚ方向に離れた二箇所の位置を計測し、その差分からモールドチルトステージ１０１の姿勢（傾斜角）を検出する。このように、モールド位置基準ミラー１０２は、モールドＭＬの傾斜を計測する計測部として用いられる。

１０９はモールド計測用レーザー光である。モールド計測用レーザー光１０９は、不図示のレーザー測長器の計測光である。

１０３はモールドＺ駆動部（移動機構）である。モールドＺ駆動部１０３は、直動ガイド１０８によって保持されており、モールドステージ１００をＺ方向（上下方向）に移動させることができるように構成されている。モールドＺ駆動部１０３は、その上部において、荷重センサ１０５を介してモールドＺ駆動部１０４に連結されている。

モールドＺ駆動部１０４は、モールドＺ駆動部１０３と同様に、直動ガイド１０８によってフレームに保持されており、Ｚ方向に移動可能に構成されている。また、モールドＺ駆動部１０４は、Ｚ方向以外の移動及び回転移動ができないように、剛に保持されている。モールドＺ駆動部は、ボールナット(不図示)を介して、ボールネジ１０６に連結されている。

１０７はモーターである。モーター１０７は、ボールネジ１０６を回転することにより、モールドＺ駆動部１０４、荷重センサ１０５、及び、モールドＺ駆動部１０３をＺ方向に移動させるように構成されている。このように、モールドＺ駆動部１０３、モールドＺ駆動部１０４、荷重センサ１０５、ボールネジ１０６、及び、モーター１０７は、傾斜したモールドＭＬを基板ＷＦに近接させる移動機構として機能する。

荷重センサ１０５は、モールドＺ駆動部１０３とモールドＺ駆動部１０４の間に配置されていることにより、モールドＭＬにかかる荷重を検出することができる。

モールドＺ駆動部１０３の内部には、照明光学系４０１が保持されている。照明光学系４０１は、その内部において、紫外線を発生する光源及びレンズ群を有し、光源から照射された紫外線をＵＶ硬化樹脂ＵＶＲに照射する。紫外線からなる照明光は、照明光学系４０１から発して、モールドＺ駆動部１０３に設けられた開口（不図示）を通じて、モールドＭＬの裏面（上面）からモールドＭＬを透過し、ＵＶ硬化樹脂ＵＶＲを硬化させる。

２００はウエハステージである。ウエハステージ２００は、被転写体である基板ＷＦを装置内に保持し、ＸＹ方向に移動させるためのものである。基板ＷＦは、ウエハチャック２０１に真空吸着により脱着可能に保持され、ウエハチャック２０１は、ウエハステージ本体２０２の上に取り付けられている。ウエハステージ２００は、少なくとも、ウエハチャック２０１及びウエハステージ本体２０２を含む。

ウエハステージ本体２０２の上部には、ウエハチャック２０１以外に、モールド高さセンサ２０５が設けられている。また、ウエハステージ本体２０２の右側面には、ウエハ位置基準ミラー２０３が保持されている。２０４はウエハ計測用レーザー光である。ウエハ計測用レーザー光２０４は、レーザー測長器（不図示）の計測光である。ウエハ計測用レーザー光２０４により、ウエハ位置基準ミラー２０３の位置が計測される。このため、基板ＷＦの位置を精密に検出することが可能となる。

３０２はフレームである。フレーム３０２は、定盤３０１上に固定されている。フレーム３０２は、上述のモールドＺ駆動部１０３、１０４、顕微鏡６０１、及び、塗布装置５０１を保持し、ナノインプリント装置１の全体を支える役割を有する。

ナノインプリント装置１は、除振装置３０３を介して、床に設置されている。除振装置３０３は、ナノインプリント装置１の全体を支え、床に設置されることで、床からの振動を遮断し、振動による位置決めエラーを小さくする役割を有する。

次に、モールドチルトステージ１０１について詳細に説明する。図３は、本実施例の加工装置におけるモールドステージ周辺部の拡大図である。

図３に示されるように、モールドチルトステージ１０１は、モールドチャック１１１、モールドアクチュエータ１１２、及び、モールドステージ支持部１１３から構成されている。

モールドチャック１１１（傾斜機構）は、Ｙ軸回りの方向に回転可能なように、ベアリング機構によってモールドステージ支持部１１３に支持されている。回転位置を制御するために、モールドアクチュエータ１１２（回転機構）は、モールドチャック１１１とモールドステージ支持部１１３の間に設置されている。モールドアクチュエータ１１２が伸縮することによって、モールドＭＬの姿勢をＹ軸回りに回転可能となっている。

図３から明らかなように、回転中心は、モールドのパターン面からＺ方向に離れている。このため、モールドの姿勢によって、モールドパターン面の位置は、Ｘ方向にもずれることになる。しかし、この構成は、ベアリングを用いて容易に高い剛性を実現できるため、コスト的に優れている構成である。ここでは、Ｙ軸回りの姿勢についてのみ記載しているが、Ｘ軸回りにも同様の構成とすることで、任意の姿勢を実現できる。

次に、加工装置（ナノインプリント装置１）の動作について、図２及び図３を参照しながら説明をする。

不図示のモールド搬送系によって、モールドＭＬが装置内に搬入され、モールドＭＬがモールドチャック１１１に装着される。モールドチャック１１１の表面（パターンが形成された面）の高さをウエハステージ２００に搭載されたモールド高さセンサ２０５によって計測する。そして、モールドＭＬがＸＹ平面に平行になるように、モールドＭＬの姿勢を調整する。

その後、被転写基板である基板ＷＦを装置内に搬入し、基板ＷＦをウエハチャック２０１に保持する。モールドＭＬと基板ＷＦとの位置合わせを行う場合には、顕微鏡６０１によって基板ＷＦの装置上の位置を計測し、ウエハステージの位置決め指令値を補正する。そして、塗布装置５０１によって基板ＷＦ上にＵＶ硬化樹脂ＵＶＲを滴下し、転写位置へ基板ＷＦを移動させる。

図４は、押印動作開始時におけるモールドステージの状態を示したものである。図４に示されるように、押印動作では、最初、モールドチャック１１１（傾斜機構）がモールドＭＬを傾斜させることにより、モールドＭＬの姿勢が傾けられる。その後、モールドＺ駆動部１０３（移動機構）により、傾斜したモールドＭＬを基板ＷＦに近接させる。本実施例では、移動機構としてのモーター１０７が、傾斜したモールドＭＬを下方へ駆動させる。モールドＭＬが傾斜した状態で基板ＷＦと接触したとき、モールドアクチュエータ１１２（回転機構）は、モールドＭＬが基板ＷＦの表面と平行になるようにモールドＭＬを回転させる。本実施例の加工装置は、モールドＭＬの端部と基板ＷＦとの相対的な位置関係を一定に保つための制御機構を備える。

図１３は、本実施例における加工装置の制御機構を示すブロック図である。図１３に示されるように、モールドＭＬは移動機構及び回転機構により位置又は傾斜角が変化する。制御機構は、モールドＭＬの傾斜角を検出し、検出した傾斜角に基づいて、被転写体である基板ＷＦの位置を変化させる。このような制御機構によれば、回転機構によりモールドＭＬが回転する間、モールドＭＬの端部の位置が基板ＷＦ（ウエハステージ２００）に対して動かないように制御することが可能になる。

以下、押印動作について詳細に説明する。図５（Ａ）乃至図５（Ｅ）は、本実施例の押印動作における状態を順に示したものである。

図５（Ａ）は、押印開始前の状態（第１の状態）を示している。このとき、モールドＭＬは、基板ＷＬの平面に対して角度θだけ傾いている。この第１の状態において、モールドＭＬに対してモーター１０７によりＺ駆動が行われ、モールドＭＬを下降させていく。図５（Ｂ）は、モールドＭＬの下降中における第２の状態を示したものである。

モールドＭＬを下降させていくと、モールドＭＬの端部が基板ＷＦに接触する。図５（Ｃ）は、モールドＭＬの端部が着地地点（接触点）において基板ＷＦに接触している第３の状態を示している。

モールドＭＬの端部が基板ＷＦに接触した時点で、回転機構を用いてモールドＭＬを回転させる。モールドアクチュエータ１１２（回転機構）は、接触点（線）を回転中心として、モールドＭＬが基板ＷＦの表面に平行になるようにモールドＭＬを回転させ、モールドＭＬの姿勢を補正する。

ここで、モールドステージ１００の回転中心と接触点（着地地点）の位置は一致していない。このため、モールドＭＬの姿勢変化に合わせて、ウエハステージ２００を−Ｘ方向に移動させる必要がある。

具体的には、制御機構は、モールドＭＬの傾斜を計測するモールド位置基準ミラー１０２（計測部）、及び、不図示の駆動部を備える。駆動部は、計測部による計測結果に基づいて、ウエハステージ２００（基板ＷＬ）を移動させる。

図５(Ｄ)は、その途中の第４の状態を示している。第４の状態では、角度θだけ傾いていたモールドＭＬの初期姿勢から角度αだけ回転している。このとき、ウエハステージ２００（基板ＷＦ）はΔＸαだけ移動している。ＵＶ硬化樹脂は、図中の左側から右側へ順時押し出されるように、モールドＭＬのパターン面に充填されていく。

図５(Ｅ)は、押印動作が完了した第５の状態を示している。この状態では、モールドＭＬと基板ＷＦが平行になっており、ＵＶ硬化樹脂ＵＶＲは、モールドＭＬのパターン全面に充填されている。ウエハステージ２００（基板ＷＦ）は、ΔＸだけ移動している。

以上のとおり、移動機構によりＺ方向にモールドＭＬを下降させながら、モールドＭＬの回転方向の姿勢（Ｙ軸回り）とウエハステージ２００（Ｘ方向）を協調して動作させる。このため、モールドＭＬと基板ＷＦが最初に接触した接触点（線）を回転中心とした押印動作を実現できる。本実施例の構成によれば、押印の途上で、モールドＭＬと基板ＷＦが擦れることが無いため、パーティクルの発生やモールドＭＬの破損を防ぐことが可能となる。

次に、押印時における各部の動作について、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照しながら詳細に説明する。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ、モールドの姿勢、モールドのＺ位置、及び、ウエハステージのＸ位置についての変化を示している。

図６（Ａ）は、押印動作における制御方法を説明する図である。図６(Ａ)において、モールドＭＬが初期状態の位置を点線で表し、モールド接触した時点を実線で示している。初期状態において、モールドＭＬは、基板ＷＦからＺ０だけ離れた位置にある。また、モールドＭＬは、Ｚ軸に対して、角度θだけ傾いている。モールドＭＬが基板ＷＦに接触した後の姿勢変化量をαと定義する。

図６(Ｂ)は、押印動作における各軸の移動量（制御量）の一例を示すグラフである。モールドＭＬの姿勢は、接触前は角度θで一定であり、接触後、徐々に傾きが小さくなるように補正していく。モールドのＺ位置は、接触前及び接触後のいずれにおいても、等速で下降していく。ウエハステージのＸ方向は、接触前は変化せず、接触後に変化を開始する。このとき、ウエハステージ２００は、モールドのＺ位置及びモールドの姿勢に応じて−Ｘ方向に移動する。

これらの３つの制御量は一意的に決まり、移動機構、回転機構、及び、駆動部により、それぞれ協調して駆動される。モールドＭＬのパターンと基板ＷＦ上に予め形成されたパターンとの重ね合せが必要な場合には、ウエハステージ２００の位置は、押印終了時にアライメントが一致するようにウエハステージ２００の初期位置が修正される。

ここでは、３つの制御量を移動機構、回転機構、及び、駆動部からなる駆動系によって制御する前提で説明を行った。ただし、これに限定されるものではない。例えば、後述の実施例３のように、モールドのＺ駆動を行うことで、他の軸を自由に駆動できる状態としてもよい。

上述の制御により押印動作が完了すると、照明光学系４０１によって、照明光が照射され、ＵＶ硬化樹脂ＵＶＲを硬化させる。ＵＶ硬化樹脂ＵＶＲの硬化後は、モールドＺ駆動部１０３（移動機構）の駆動により、モールドＭＬを基板ＷＦから離型する。離型後は、モールドＭＬに形成されたパターンのレプリカパターンが基板ＷＦの上に形成される。

以上で基板上の１ショット分の転写が完了する。一枚の基板上に複数の転写を行う場合には、ウエハステージ２００を駆動し、次のショット位置へＵＶ硬化樹脂を塗布し、上記の動作を繰り返し行うことで基板全面に転写を行うことができる。基板上に全ての転写を完了した場合には、基板を搬出し、次の転写基板を搬入し、上記と同様の動作を繰り返す。

次に、本発明の実施例２における加工装置について説明する。

図７は、実施例２における加工装置のモールドステージ周辺の拡大図である。図７に示される加工装置は、実施例１と同様のインプリント装置である。図７では、図３と同様に、モールドステージ周辺のみを示している。なお、実施例１と同様の機能を表す部材には、同一の符号を付しており、その説明を省略する。

実施例２において実施例１と異なる部分は、モールドＭＬが基板ＷＦとほぼ同じ大きさであり、一回の転写動作で基板ＷＦの全面にパターンを転写できるという点である。

モールドＭＬは、基板ＷＦと全面を一括で転写できる大きさである。モールドＭＬの下面は、転写されるパターンが形成されており、裏面（上面）は、モールドチャック１１１によって保持されている。モールドチャック１１１は、真空吸着手段、静電吸着手段、メカニカルクランプなどの保持手段を備えている。

モールドチャック１１１（傾斜機構）は、ベアリング等の回転案内機構を介してモールドＹステージ１２１に保持されている。モールドチャック１１１は、回転案内を軸として、Ｙ軸回りの方向に回転可能となっている。

モールドＹステージ１２１とモールドチャック１１１との間には、モールドアクチュエータ１１２（回転機構）が配置されている。モールドアクチュエータ１１２は、Ｚ方向に伸縮するアクチュエータであり、モールドアクチュエータ１１２が伸縮することで、モールドチャック１１１がＹ軸回りの方向に姿勢を変えることができる。

モールドＹステージ１２１は、モールドＹガイド１２２を介して、モールドＸステージ１２３に取り付けられている。モールドＹガイド１２２は、直動ガイドである。モールドＸステージ１２３は、モールドＸガイド１２４を介して、モールドＺ駆動部１０３に連結されている。

モールドＸガイド１２４もモールドＹガイド１２２と同様の直動ガイドであり、モールドＸステージ１２３のＸ方向の移動の案内である。以上のとおり、モールドＺ駆動部１０３の下部にＸＹ方向とチルト方向のモールドステージが構成される。

実施例２における押印動作は、実施例１と同様である。初期状態では、モールドＭＬは、基板ＷＦに対して傾斜した状態である。押印は、移動機構（モールドＺ駆動部１０３）により、モールドＭＬを下降させることで開始する。モールドＭＬの端部（端点、端線）が基板ＷＦに接触すると、モールドアクチュエータ１１２（回転機構）は、この接触点（線）を回転中心軸として、モールドＭＬが基板ＷＦに平行になるように駆動する。同時に、モールドＸステージ１２３（駆動部）は、接触点が動かないように、モールドＭＬをＸ方向に駆動する。

このように、本実施例では、モールドＸステージ１２３とモールドアクチュエータ１１２が、モールドＺ駆動量に応じてモールドＭＬを移動させながら押印動作を行う。

モールドのＺ方向の駆動量、モールドＸステージの移動量、モールドチルト移動量は、図６(Ｂ)に示されるグラフと同様である。同時に３つの制御量を制御することによって、モールドが最初に基板に接した点が擦れることが無い。このため、パーティクルの発生やモールドの破損を防ぐことができ、押印動作を安定して行うことが可能となる。

次に、本発明の実施例３における加工装置について説明する。

図８は、実施例３における加工装置のモールドステージ周辺の拡大図である。図８に示される加工装置は、実施例１と同様のインプリント装置である。図８では、図３と同様に、モールドステージ周辺のみを示している。なお、実施例１と同様の機能を表す部材には、同一の符号を付しており、その説明を省略する。

実施例１及び実施例２では、モールドＺ駆動量、モールド回転駆動量、ウエハステージのＸの移動量（もしくはモールドＸステージの駆動量）の３つの量を同時に制御する必要がある。これに対し、実施例３では、モールドＺ駆動量のみを駆動し、モールドＭＬの姿勢の変化を検知する。そして、モールドＭＬの姿勢変化に応じて、ウエハステージを駆動する。

加工装置全体の構成は、実施例１と同様であるが、モールドチルトステージ１０１の構成が実施例１とは異なる。具体的には、モールドチルトステージ１０１を構成するモールドアクチュエータ１１２の代わりに、スプリング１４１が設けられている。このため、本実施例のモールドステージは、定常状態では、ウエハステージの走り面（ＸＹ面）に対して、常に傾く構成となっている。

図８において、１４１はモールドチャック１１１（傾斜機構）とモールドステージ支持部１１３との間に設置されたスプリング（回転機構）である。モールドチャック１１１に外力がかからない状態では、スプリング１４１は伸びているため、モールドＭＬは傾く。本実施例では、モールドＭＬの姿勢制御機構（回転機構）にアクチュエータは存在しない。

押印時には、モールドＭＬが基盤ＷＦに対して、傾いた状態で開始する。モールドＺ駆動部１０３（移動機構）により、モールドＭＬがＺ方向に駆動されていくと、モールドＭＬの端部（図中の左下の角）が基板ＷＦに接触する。

端部が接触した後、さらにモールドがＺ方向に駆動されると、接触点からの反力でモールドＭＬに回転モーメントが発生し、モールドＭＬが回転する。この状態を図９に示す。

モールドＭＬの傾きは、モールドの傾斜を計測する計測部によって計測されている。モールドＭＬが回転した場合には、その値に応じてウエハステージへ移動の指令を出す。ウエハステージの位置は、モールドの姿勢によって一意的に決められている。計測部によるモールドＭＬの傾斜計測結果に基づいて、駆動部がウエハステージを移動させる。

ウエハステージの位置は、モールドＭＬと基板ＷＦが平行にある状態を０とし、モールドの傾きをβとしたとき、
Ｘ（β）＝Ｌ−Ｌ×ｃｏｓ（β）＋Ｈ×ｓｉｎ（β） ‥‥ （１）
で表される。式（１）において、Ｘ(β)は、ウエハステージの位置を表している。Ｌは、モールドステージの回転中心からモールドの角（接触点）までのＸ方向の距離、Ｈは、Ｚ方向の距離である（図１０を参照）。

初期状態では、モールドＭＬは、角度θだけ傾いている。このため、ウエハステージは、Ｘ(β)＝Ｌ−Ｌ×ｃｏｓ(θ)＋Ｈ×ｓｉｎ(θ)の位置に設定される。

上記の構成及び制御によれば、モールドＺ駆動とウエハステージの駆動についての同期制御が不要となるため、システム構成が簡略化できるというメリットがある。さらに、モールドＺ駆動量の初期位置から接触するまでの距離を正確に把握する必要が無く、シーケンスも簡略化できるため、装置の低コスト化を図ることができる。

次に、本発明の実施例４における加工装置について説明する。

図１１は、実施例４における加工装置のモールドステージ周辺の拡大図である。図１１に示される加工装置は、実施例１と同様のインプリント装置である。図１１では、図３と同様に、モールドステージ周辺のみを示している。なお、実施例１と同様の機能を表す部材には、同一の符号を付しており、その説明を省略する。

実施例４は、実施例１と比較して、モールドステージの構成が異なる。実施例１においては，モールドＭＬと基板ＷＦとの初期接触点が相対的に不動となるように、モールドＭＬのＺ位置、姿勢（Ｙ軸回りの回転方向）とウエハステージの位置を協調して位置制御した。一方、本実施例では、モールドＭＬが傾斜した場合でも、モールドＭＬの端部（接触点）の絶対的な位置を不変にするモールドステージが用いられる。

図１１に示されるように、本実施例のモールドチルトステージは、リンク機構を有するモールドチルトステージである。モールドステージ１３３は、図２に示されるモールドＺ駆動部１０４（移動機構）に接続され、上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。

モールドステージ１３３の下部には、リンク機構を介してアーム１３２Ｌとアーム１３２Ｒが配置されている。他端は、リンク機構を介してモールドステージ１３１に接続されている。リンク機構は、図中Ｙ軸回りに自由に回転可能なベアリング等で構成されており、Ｙ軸回り以外の方向については高い剛性で保持されている。この構成によって、モールドステージ１３１は、Ｙ軸回りに回転する構成となる。

モールドステージ１３１は、モールドＭＬを傾斜させてモールドＭＬを保持する保持機能を有する。モールドＭＬのパターン面の角（図中では左下の端部）は、モールドステージの回転中心に一致するように配置されている。モールドＭＬがＸＹ平面と平行な姿勢にあるとき、アーム１３２Ｌの両端のリンク機構を結んだ直線とアーム１３２Ｒの両端のリンク機構を結んだ直線との交点がモールドＭＬのパターン面の角（端部）と一致する位置に、モールドＭＬは保持される。

次に、実施例４における押印動作について説明する。図１２は、実施例４におけるモールドステージの初期状態を示す図である。

モールドステージ１３１（傾斜機構）の姿勢は、不図示のアクチュエータによって、傾斜している。この傾斜角を維持しながらモールドステージ１３１を下降させて、モールドＭＬと基板ＷＦを接触させる。その後は、アーム１３２Ｒ、１３２Ｌ（回転機構）を用いてモールドＭＬを回転させることで、モールドＭＬと基板ＷＦを平行にする。このような制御により、押印動作は実行される。

上記のように、本実施例では、アーム１３２Ｒ、１３２Ｌを用いることにより、モールドステージ１３１の回転中心をモールドＭＬのパターン面の初期設定点に一致させている。すなわち、本実施例では、アーム１３２Ｒ，１３２ＬがモールドＭＬの端部の位置を回転中心としてモールドＭＬを回転させる制御機構をも備える。

このため、ウエハステージ（基板ＷＦ）を押印時に移動させることなく、モールドＭＬと基板ＷＦとの初期接地点を回転中心とした回転移動で平行合わせ（つまり押印動作）を行うことができる。その結果、基板ＷＦとモールドＭＬが擦れることがないため、パーティクルの発生やモールドの破損を防止することが可能となる。

上記の実施例１乃至４によれば、ナノインプイリント装置において、転写性能が高く、パーティクルの発生を抑制しつつ、高速押印を実現することができ、生産性の高い微細加工装置を実現できる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において、適宜変更が可能である。

本実施例の加工装置における押印動作を示す概要図である。 実施例１における加工装置の概略構成図である。 実施例１における加工装置のモールドステージ周辺の拡大図である。 実施例１における押印動作開始時のモールドステージの状態を示したものである。 実施例１の押印動作における第１の状態を示す図である。 実施例１の押印動作における第２の状態を示す図である。 実施例１の押印動作における第３の状態を示す図である。 実施例１の押印動作における第４の状態を示す図である。 実施例１の押印動作における第５の状態を示す図である。 実施例１の押印動作における制御方法を説明する図である。 実施例１の押印動作における各軸の移動量を示すグラフである。 実施例２における加工装置のモールドステージ周辺の拡大図である。 実施例３における加工装置のモールドステージ周辺の拡大図である。 実施例３の動作原理を説明する図である。 実施例３の制御量を説明する図である。 実施例４における加工装置のモールドステージ周辺の拡大図である。 実施例４におけるモールドステージの初期状態を示す図である。 本実施例における加工装置の制御機構を示すブロック図である。 従来の加工装置における押印動作を示す概略図である。

符号の説明

ＭＬ： モールド
ＷＦ： 基板
ＵＶＲ： ＵＶ硬化樹脂
１： ナノインプリント装置
１００： モールドステージ
１０１： モールドチルトステージ
１０２： モールド位置基準ミラー
１０３、１０４： モールドＺ駆動部
１０５： 荷重センサ
１０６： ボールネジ
１０７： モーター
１０８： 直動ガイド
１０９： モールド計測用レーザー光
１１１： モールドチャック
１１２： モールドアクチュエータ
１１３： モールドステージ支持部
１２１： モールドＹステージ
１２２： モールドＹガイド
１２３： モールドＸステージ
１２４： モールドＸガイド
１３１、１３３： モールドステージ
１３２Ｒ、１３２Ｌ： アーム
２００： ウエハステージ
２０１： ウエハチャック
２０２： ウエハステージ本体
２０３： ウエハ位置基準ミラー
２０４： ウエハ計測用レーザー光
２０５： モールド高さセンサ
３０１： 定盤
３０２： フレーム
３０３： 除振装置
４０１： 照明光学系
５０１： 塗布装置
６０１： 顕微鏡
１００１： モールド
１００２： 基板
１００３： ＵＶ硬化樹脂
１００４： 初期接触点

Claims (3)

1. パターンが形成されたモールドを被転写体に塗布された被加工材料に押し付け、該パターンを該被転写体に転写する加工装置であって、
   前記モールドを傾斜させる傾斜機構と、
   傾斜した前記モールドを前記被転写体に近接させる移動機構と、
   傾斜した前記モールドの端部が前記被転写体に接触したとき、該モールドが前記被転写体と平行になるように該モールドを回転させる回転機構と、
   前記回転機構により前記モールドが回転する間、前記モールドの前記端部の位置が前記被転写体に対して動かないように制御する制御機構と、を有することを特徴とする加工装置。
2. 前記制御機構は、
   前記モールドの傾斜を計測する計測部と、
   前記計測部による計測結果に基づいて、前記被転写体を移動させる駆動部と、を有することを特徴とする請求項１記載の加工装置。
3. 前記制御機構は、前記モールドの前記端部の位置を回転中心として該モールドを回転させることを特徴とする請求項１記載の加工装置。