JP2007149722A - 加圧加工装置、加圧加工方法および加圧加工用モールド - Google Patents

Abstract

【課題】モールドとワーク間の距離を光の波長に依存することなく、高精度に計測して加圧加工することが可能となる加圧加工装置、加圧加工方法および加圧加工用モールドを提供する。
【解決手段】モールドまたは被加工部材の少なくともいずれか一方の側を加圧し、モールドの加工面に形成されたパターンを、前記被加工部材の表面に転写する加圧加工装置をつぎのように構成する。
すなわち、前記モールドと前記被加工部材との間の距離を計測する距離計測機構を有し、前記距離計測機構は、前記モールドの加工面側と前記被加工部材の表面側とにそれぞれ設けられた距離計測構造を観測する。
そして、前記観測結果に基づいて、前記モールドと前記被加工部材との間の距離を計測可能に構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モールド（鋳型）またはワーク（被加工部材）のいずれか一方の側を加圧し、モールドの形状をワークに転写する加圧加工装置、加圧加工方法および加圧加工用モールドに関する。

近年において、例えば非特許文献１に紹介されているように、モールド上の凹凸パターンによる微細構造を半導体、ガラス、樹脂や金属等のワークに加圧転写する微細加工技術が開発され、注目を集めている。
この技術は、数ナノメートルオーダーの分解能を持つためナノインプリントあるいはナノエンボッシングなどと呼ばれている。
この技術は、半導体製造に加え、立体構造をウェハレベルで一括加工することが可能となる。
そのため、フォトニッククリスタル等の光学素子、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ
Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）、バイオチップの製造技術等として幅広い分野への応用が期待されている。
このようなナノインプリントによる加圧加工技術では、例えば、半導体製造技術等に用いるに際し、つぎのようにしてモールド上の微細構造をワークに転写する。
まず、ワークを構成する被加工部材である基板（例えば半導体ウエハ）上に光硬化型の樹脂層を形成する。
つぎに、樹脂層に所望の凹凸パターンによる微細構造が形成されたモールドを押し当てて加圧し、紫外線を照射することで樹脂を硬化させる。これにより樹脂層に上記モールド上の微細構造が転写される。
この樹脂層をマスクとしてエッチング等を行うことにより、上記基板へ上記モールドの微細構造が形成される。

以上のインプリント技術において、モールド上の凹凸パターンによる微細構造を転写するに際し、転写精度を高めて高精細な微細加工を行うため、モールドと上記被加工部材である基板間の距離（ギャップ）の計測が必要となる。
そのため、例えば、特許文献１では、モールド上の微細構造を転写するに当たり、光の干渉を用いてモールドとワーク間の距離を計測し、モールドとワーク間の距離を制御する提案がなされている。
米国特許第６６９６２２０号明細書 Ｓｔｅｐｈａｎ Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．， Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，Ｖｏｌ．６７，Ｉｓｓｕｅ ２１，ｐｐ． ３１１４−３１１６（１９９５）

ところで、昨今の高精細な微細加工に対する要求がより一層高まる中、上記インプリントによる加圧加工においても転写精度の更なる向上が求められている。しかしながら、上記した従来例の特許文献１のものでは、モールドとワーク間の距離の計測に光の干渉が用いられているため、波長以下の計測を精度よく行うことが難しく、転写精度の向上を図る上で、必ずしも満足の得られるものではなかった。

本発明は、上記課題に鑑み、モールドとワーク間の距離を光の波長に依存することなく、高精度に計測して加圧加工することが可能となる加圧加工装置、加圧加工方法および加
圧加工用モールドを提供することを目的とするものである。

本発明は上記課題を解決するため、つぎのように構成した加圧加工装置、加圧加工方法および加圧加工用モールドを提供するものである。
本発明は、モールドまたは被加工部材の少なくともいずれか一方の側を加圧し、モールドの加工面に形成されたパターンを、前記被加工部材の表面に転写する加圧加工装置を、つぎのように構成したことを特徴としている。
すなわち、前記モールドと前記被加工部材との間の距離を計測する距離計測機構を有し、前記距離計測機構は、前記モールドの加工面側と前記被加工部材の表面側とにそれぞれ設けられた距離計測構造を観測する。
そして、前記観測結果に基づいて、前記モールドと前記被加工部材との間の距離を計測可能に構成したことを特徴としている。
また、本発明の加圧加工装置は、前記距離計測機構が前記モールドの加工面の法線に対して傾いた光軸を持つ光学系を備えていることを特徴としている。
また、本発明の加圧加工装置は、前記距離計測機構が前記モールドおよび前記被加工部材に対する３次元６軸の位置関係を計測可能に構成したことを特徴としている。
また、本発明は、モールドまたは被加工部材の少なくともいずれか一方の側を加圧し、モールドの加工面に形成されたパターンを、前記被加工部材の表面に転写する加圧加工方法を、つぎのように構成したことを特徴としている。
すなわち、前記モールドの加工面側と前記被加工部材の表面側とにそれぞれ設けられた距離計測構造を観測し、前記観測結果に基づいて、前記モールドと前記被加工部材との間の距離を計測する距離計測工程を有することを特徴としている。
また、本発明の加圧加工方法は、前記距離計測工程が、前記モールドの加工面の法線に対し、傾いた光軸方向からの光学観測によって前記距離計測構造を計測する工程を含むことを特徴としている。
また、本発明の加圧加工方法は、前記距離計測工程が、前記モールドおよび前記被加工部材に対する３次元６軸の位置関係を計測する工程を含むことを特徴としている。
また、本発明の加圧加工用モールドは、上記したいずれかに記載の加圧加工装置、または上記したいずれかに記載の加圧加工方法に用いられる加圧加工用モールドを、つぎのように構成したことを特徴としている。
すなわち、前記モールドの加工面側に、前記被加工部材の表面側に設けられた距離計測構造と対応して設けられた距離計測構造を有することを特徴としている。また、本発明の加圧加工用モールドは、前記距離計測構造が、短冊形の構造を有することを特徴としている。
また、本発明の加圧加工用モールドは、前記距離計測構造が、周期構造を有することを特徴としている。
また、本発明の加圧加工用モールドは、前記距離計測構造が、前記被加工部材の表面側に設けられた距離計測構造を構成する周期構造と、異なる周期の周期構造を有することを特徴としている。
また、本発明の加圧加工用モールドは、前記距離計測構造が、前記被加工部材の表面側に設けられた距離計測構造を構成する周期構造と重なることによって、モアレ縞を発生する周期構造を有することを特徴としている。
また、本発明の加圧加工装置は、凹凸パターンを有するモールドの該パターンを、基板上の部材に転写するための加圧加工装置を、つぎの（１）乃至（２）の保持部と、（３）の光学観測部を備えた構成を有している。
（１）前記モールドを保持するための第１の保持部。
（２）前記モールドの該凹凸パターンが形成されている第１の表面と平行になるように、前記基板の第２の表面を保持するための第２の保持部。
（３）前記第１の表面の法線方向に対して傾斜した光軸を有し、且つ前記モールドと前記
基板とにそれぞれ形成されているアライメントマークを観測するための、光学観測部。
そして、前記光学観測部からの情報を用いて、前記モールドと前記基板との間の距離を、前記モールドの前記第１の表面に平行な平面情報に置き替えることを特徴としている。

本発明によれば、モールドとワーク間の距離を光の波長に依存することなく、高精度に計測して加圧加工することが可能となる加圧加工装置、加圧加工方法および加圧加工用モールドを実現することができる。

上記構成により、モールドとワーク間の距離を光の波長に依存することなく、高精度に計測することが可能となるが、それは本発明者らのつぎのような知見に基づくものである。
本発明者らは、鋭意研究した結果、モールドとワークの間の距離を、モールドの加工面と平行な平面の情報に置き換えて計測することが可能となる計測手法を見出した。
以下に、これらの計測手法を明らかにするため、モールドとワークの距離計測原理について説明する。
図１に、本実施の形態におけるモールドとワーク間の距離計測の原理を説明する概念図を示す。
座標はモールドとワークが所望の位置で接触している時のワーク側を系全体の原点とし、この位置においてモールドの原点と系全体の原点は一致している。
ｘｙ平面はワーク表面に平行で、ｚ軸はワークの法線方向である。
ここで、面内位置合わせとはｘｙ平面上での位置合わせとし、距離計測とはモールドとワークのｚ軸における距離とする。
モールドには、モールドの距離計測構造１０１、ワークにはワークの距離計測構造１０２が、それぞれ設けられている。
このモールドの距離計測構造には、短冊形の構造がｘ軸を境にｙ軸の正方向にあり、ｘ方向に周期的に並んでいる。
また、ワークには、短冊形の構造がｘ軸を境にｙ軸の負方向にあり、それが単独で存在している。そのためモールドとワークの距離計測構造をｚｘ平面上の軸から観察した時に、それぞれの構造が重ならないようになっている。

図１（ａ）、（ｃ）、（ｅ）は、モールドおよびワークをｚｘ平面で切った状態を示す図である。
顕微鏡１０３はｚｘ平面上にあり、顕微鏡の光軸は原点で交わりｚ軸とθの角度である。図１（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）は、それらの構造を顕微鏡の光軸から観察した時に、ｘ軸を境にｙ軸の正の領域にモールドの構造、負の領域にワークの構造が観察された状態を示す図である。
ここで、モールドの短冊形構造Ａ，Ｂ，Ｃとワークの短冊形構造Ｗを使って説明する。
まず、モールドの原点と系全体の原点が一致する位置にこれらを設定する。
この位置おいて、これらを顕微鏡で観察すると、モールドのＡとワークのＷが一致している。
つぎに、上記したＡとワークのＷが一致している位置から、モールドをｚ方向へ移動して、図１（ａ）に示す位置になったとする。その際、光軸がｚ軸とθの角度を有する顕微鏡１０３では、図１（ｂ）に示されるようにモールドのＢとワークのＷが一致して観察される。
ここで、図１（ａ）からモールドの位置がｚの正方向に移動して、図１（ｃ）になったとする。この場合には、顕微鏡では図１（ｄ）に示されるようにモールドのＣとワークのＷが一致して観察される。
ただし、図１（ｃ）と同じ高さであっても、モールドとワークの位置関係がｘ方向にずれ
た図１（ｅ）のような場合、顕微鏡では図１（ｆ）に示されるようにモールドのＢとワークのＷが一致して観察される。

以上のことから明らかなように、顕微鏡で観察した場合にモールドのＡからワークのＷの長さＬは、モールドの高さとｘ方向の移動距離の二つの情報を含むことになる。
つまり、モールドのＡが（ｘ，ｙ，ｚ）の位置にある時、顕微鏡で観察されるＬは、次の式で表すことができる。

ただし、ｚ方向から観察する光軸を追加することにより、ｘの位置情報を分離することができ、モールドとワークの間の距離を計測することが可能となる。
このような原理を適用することで、モールドとワークの間の距離を、モールドと平行な平面の情報に置き換えて計測することができる。
これにより、光の波長に依存せず、全ての領域をリニアに検出することが可能になる。
なお、距離計測構造は、周期的構造と単独構造がモールドとワークで、上記した本実施の形態の構造と逆になってもよい。
さらに、両方が周期的構造であっても良いし、単独の構造であっても良い。
両方が周期的に並ぶ場合、その周期は同じであっても良いし、違っても良い。
また、それらの位置関係は重ならない位置であっても良いし、重なっても良い。このように距離計測構造に周期構造を用いることによって、より高精度なモールドとワークの間の距離計測が可能となる。
特に、異なるピッチのものが重なり合う場合にはモアレ縞を発生し、この現象を利用することにより高精度のモールドとワークの間の距離計測をすることができる。
また、距離計測構造は上記したように短冊形構造である必要はなく、円、十字、ボックスなどであっても良い。
さらに、上記した原理を適用し、モールドとワークの３次元６軸の姿勢を計算する手法を用いることにより、モールドの構造を転写する精度を向上することができる。
また、このような距離計測構造をモールドとワークによる加圧加工に利用することで、特に微細な構造を転写する時の精度を向上することが可能となる。
また、以上の技術は、半導体製造技術、フォトニッククリスタル等の光学素子やμ−ＴＡＳ等のバイオチップの製造技術等として利用することができる。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用したモールドとワーク間の距離計測方法について説明する。
図２に、それらを説明する図を示す。
図２（ａ）〜（ｄ）は、モールドとワークが接触し、系全体の原点が一致している時の距離計測光学系による観察例である。
２０１の点線はその撮像範囲であり、ｘｙ軸は撮像範囲の中心にあり、ｚ軸は紙面に対して裏から表向きである。
ｘ軸を境にｙ軸の正方向がモールドの構造、負の方向がワークの構造である。
図２（ａ）は、距離計測構造を短冊形の構造とした構成例である。
すなわち、モールド側に短冊形の構造２０２、ワーク側に短冊形の構造２０３がそれぞれ単独で、顕微鏡で観察した時に重ならない位置関係となるように設けられている。
この、図２（ａ）の構成例について説明すると、まず、モールドとワークが接触している原点でのモールドおよびワークの距離計測構造を計測し、予め記憶させておく。
つぎに、モールドをｚ方向に移動させた所定位置で、光軸がｚ軸とθの角度を有する距離計測光学系によって、モールドの短冊形の構造２０２とワークの短冊形の構造２０３の、それぞれの長辺を計測する。
この計測結果の構造と、予め記憶させた構造とを比較することによってそれぞれの位置を検出する。
これらに基づいて上記したモールドの距離計測構造における位置（前述したモールドのＡ）と、ワークの距離計測構造の位置（前述したワークＷ）との間の長さＬを求めることができる。
この長さＬに基づいて、前述のモールドとワークの距離計測原理を適用することで、モールドとワークの間の距離を計測することが可能となる。

図２（ｂ）は、距離計測構造を短冊形の構造が周期で並ぶようにした構成例である。
すなわち、モールド側の距離計測構造２０４は短冊形の構造がＰ₁の周期で並び、ワーク側の距離計測構造２０５は短冊形の構造がＰ₂の周期で並ぶようにされている。ただし、ｘ＝０となる位置の短冊構造はそれと認識できるように、他の構造より長く形成されている。
この構成例においても、上記図２（ａ）の構成例と同様に上記長さＬを求めることができる。
すなわち、モールドおよびワークの距離計測構造をあらかじめ記憶させておき、観察した構造と比較（パターン認識）することで、それぞれの位置を検出し、それらを差し引くことでＬを計測する。
この方法によれば、図２（ａ）に比べ周期構造を用いることから計測対象が多くなり、精度を向上させることができる。

図２（ｃ）は、距離計測構造をモールド側及びワーク側に短冊形の構造による周期が複数で並ぶようにした構成例である。
すなわち、モールド側の距離計測構造に短冊構造がＰ₃の周期２０６とＰ₄の周期２０７で並ぶ物が用いられる。
一方、ワーク側の距離計測構造に短冊構造がＰ₅の周期２０８とＰ₆の周期２０９で並ぶ物が用いられる。
これらをパターン認識によってＰ_3,Ｐ₄の位置を計測し、モールドの位置を計算する。
また、Ｐ_5,Ｐ₆をそれぞれ計測し、ワークの位置を計算する。
この方法では、距離計測光学系の撮像範囲内に基準点が入っていなくても上記したＬを計測することができる。

図２（ｄ）は、モアレ縞を発生するようにした構成例である。
この構成例では、Ｐ₉の周期のモアレ縞２１０とモアレ縞２１１が並んでおり、モアレ縞２１０はモールドの短冊形構造がＰ₇の周期で並び、ワークの短冊形構造がＰ₈の周期で並んでいて、それらが重なることによって発生する。
一方、モアレ縞２１１はモールドの短冊形構造がＰ₈の周期で並び、ワークの短冊形構造がＰ₇の周期で並んでいて、それらが重なることによって発生する。
画像は図２（ａ）〜図２（ｃ）は矩形の強度変化をするのに対し、図２（ｄ）はなだらかに変化するため画素数より小さい分解能の計測をすることが可能になる。
まず、画像からＰ₉の周期成分のみをフィルターによって抽出し、その信号を規格化した信号

とＰ₉の周期を持つ基準信号

を掛けることにより次式を得る。

右辺の周期に関係ない成分

をフィルターによって抽出することにより位相を検出することができる。
なお、以上の計測方法はお互いに組み合わせて使うことにより、互いの利点を利用することができる。

［実施例２］
（装置構成）
実施例１においては、本発明を適用したモールドとワーク間の距離計測手段を有する加圧加工装置について説明する。
図３に、本実施例における加圧加工装置の構成を示す。
図３において、３０１は光源、３０２は距離計測光学系である。
３０３はモールド、３０４はモールドの距離計測構造、３０５はワークの距離計測構造、３０６はワークである。
３０７は加圧機構、３０８は面内移動機構、３０９は撮像素子、３１０は撮像素子、３１１は面内位置合わせ光学系である。
３１２はモールド側の面内位置合わせ構造、３１３はワーク側の面内位置合わせ構造である。
３１４は露光制御システム、３１５はプロセス制御システム、３１６は姿勢制御システム、３１７は距離計測システムである。ワーク３０６の表面をｘｙ平面とし、ワークの法線をｚ軸とする。
モールド３０３とワークが対向する位置に配置される。モールド側には距離計測構造３０４および面内位置合わせ構造３１２があり、ワーク側には距離計測構造３０５および面内位置合わせ構造３１３がある。
ワークは部材を介して加圧機構３０７、面内移動機構３０８に接続している。
これらの機構は姿勢制御システム３１６によって制御される。加圧機構は調整されており、高さ方向に移動する間に、モールドとワークがずれない。
モールドの裏側には光源３０１があり、露光制御システム３１４によって制御される。
また、モールドとワークの距離を計測するために距離計測光学系３０２、撮像素子３０９、面内位置合わせ光学系３１１、撮像素子３１０がある。

これらは距離計測システム３１７によって制御される。面内位置合わせ光学系はｘｙ平面内の位置を検出し、距離計測光学系はｚ方向のモールドとワークの間の距離を計測する。
面内位置合わせ光学系はｚの法線に平行な光軸であるのに対し、距離計測光学系はθの角度をなしている。
露光制御システム、位置制御システムおよび距離計測システムはプロセス制御システム３１５に接続し、プロセス制御システムが全体の制御をする。
加圧加工のプロセスは、光硬化樹脂を塗布されかつ距離計測構造を有するワークがモールドに対向する位置に面内位置合わせ光学系および面内移動機構によって配置される。
前記距離計測方法によってモールドとワークの距離を計測しながら加圧し、光硬化樹脂の膜厚を制御する。
所望の膜厚になったところで光を照射し、光硬化樹脂を硬化させる。
その後、モールドとワークを剥離する。

［実施例３］
実施例３においては、本発明を適用したモールド側及びワーク側への距離計測構造の作製方法について説明する。
図４（ａ）に、本実施例のモールド側への距離計測構造の作製方法の手順を説明する工程図を示す。
モールド側への作成に際しては、転写するための加工構造４０４を作り、次に距離計測構造４０６を、つぎのような手順により作成する。
（１）石英基板４０２にＥＢレジスト４０１をコーティングする。
（２）ＥＢ描画装置によって加工構造を描画し、現像する。
（３）エッチング装置を用いてエッチングを行い、更にレジストを剥離する。
（４）加工構造のついた石英基板にレジスト４０５をスピンコートにより塗布する。
（５）位置合わせ構造４０３を参照しながらマスクとの位置を合わせ、露光、現像をすることによって、距離計測構造４０６を転写する。
（６）エッチング装置を用いてエッチングを行い、更にレジストを剥離することによって所望のモールドを得ることができる。
図４（ｂ）に、本実施例のワーク側への距離計測構造の作製方法の手順を説明する工程図を示す。
ワーク側への作成に際しては、つぎのように手順で作製する。
（１）シリコンウエハにレジストをコーティングする。
（２）光露光機によって露光し、距離計測構造４０９を転写し、現像する。
（３）エッチング装置を用いてエッチングを行い、更にレジストを剥離するとによって所望の距離計測構造４０９を得ることができる。
なお、モールドには、パイレックス（登録商標）、サファイヤ等の光を透過する物質であればよく、また加工方法は光露光機、ＥＢ露光機、ＦＩＢ、Ｘ線リソグラフィー装置を使っても良い。またＮｉ電鋳等でそのレプリカを取ることも可能である。
さらに、加工構造と距離計測構造の幅と深さが同程度であれば加工構造と距離計測構造の順番は同時に作っても良い。また、距離計測構造の方が加工構造より小さければ逆に距離計測構造を先に作り、加工構造を後に行っても良い。
また、ワークの基板としては、樹脂板、ガラス基板であってもよい。
また、距離計測構造は凹凸だけでなく、光学的に特性の違う膜によって作製しても良い。

［実施例４］
実施例４においては、本発明を適用した３次元６軸の距離計測方法について説明する。図５に、モールドとワークが接触し、モールドと系の原点が一致している状態の２次元の距離計測構造を示す。
モールド上にはｘ軸に対しｙ軸の正方向の領域で短冊形の構造が周期的に並んでいる５０１と、ｙ軸に対しｘ軸の正方向の領域で短冊形の構造が周期的に並んでいる５０３が存在する。
ワーク上にはｘ軸からｙ軸の負方向の領域で短冊形の構造５０２、ｘ軸に平行な短冊形構造５０４それぞれ単独で存在する。
モールドがワークの原点から（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）の位置にある場合、ｚｘ平面上の計測用光軸５０５から観察すると、つぎの距離を計測することができる。
すなわち、周期構造５０１と短冊形構造５０２により、ｆ（ｘ₀，ｚ₀）で表される距離と、周期構造５０３と短冊形構造５０４からｙ₀を計測することができる。

つぎに、図６を用いて、本実施例のモールドとワークの３次元６軸の姿勢制御方法について説明する。計測領域が６０１，６０３，６０５の３箇所あり、それぞれの位置におけるワークの距離計測構造の原点を系全体の座標でＡ（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₁），Ｂ（ｘ₂，ｙ₂，ｚ₂），Ｃ（ｘ₃，ｙ₃，ｚ₃）とする。
モールドが移動し、距離計測構造の原点がＡ’，Ｂ’，Ｃ’になっている時に、それぞれ距離計測構造の座標系で表したものを、つぎのように表記する。
すなわち、Ａ’（ｘ_1d，ｙ_1d，ｚ_1d），Ｂ’（ｘ_2d，ｙ_2d，ｚ_2d），Ｃ’（ｘ_3d，ｙ_3d，ｚ_3d）と表記する。
ただし、それぞれを系全体の座標系で表すとＡ’（ｘ₁＋ｘ_1d，ｙ₁＋ｙ_1d，ｚ₁＋ｚ_1d），Ｂ’（ｘ₂＋ｘ_2d，ｙ₂＋ｙ_2d，ｚ₂＋ｚ_2d），Ｃ’（ｘ₃＋ｘ_3d，ｙ₃＋ｙ_3d，ｚ₃＋ｚ_3d）となる。
それぞれの計測領域は、ｚｘ平面に平行な計測系６０２、ｘｙ平面に平行な計測系６０４、ｙｚ平面に平行な計測系６０６によって観察する。
その際、距離計測システム６０７で以下の６つの物理量を計測する。

モールドは剛体であることから、モールドの距離計測構造の三角形ＡＢＣと三角形Ａ’Ｂ’Ｃ’の頂点の距離は変化しない。したがって、次の３つの等式を得ることができる。

未知数は９つで、計測した物理量６つ、さらに等式３つである。
姿勢計算システム６０８では、計測した物理量を等式に代入することで、モールドのワークに対する姿勢が３次元６軸で計算する。
これによりモールドの原点位置および法線ベクトルが計算できることから、これが所望の姿勢になるように姿勢制御システム６０９で姿勢の制御をする。
ただし、ここでは姿勢を制御するための機構は省かれている。
なお、モールドはワークに対してほぼ平行であることを利用し、まずｙ_1d，ｙ_2d，ｘ_3dを計測し、それらを小さくするようにステージを制御する。
次に、Ｌ₁≒ｚ_1dtan(θ),Ｌ₂≒ｚ_2dtan(θ),Ｌ₃≒ｚ_3dtan(θ)を計測し、それぞれを所望の値になるようにステージを制御する。
この操作を繰り返すことによってモールドとワークを所望の姿勢にしてもよい。

本発明の実施の形態におけるモールドとワーク間の距離計測の原理を説明する概念図。（ａ）、（ｃ）、（ｅ）はモールドおよびワークをｚｘ平面で切った状態を示す図。（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）は距離計測構造を顕微鏡の光軸から観察した時に、ｘ軸を境にｙ軸の正の領域にモールドの構造、負の領域にワークの構造が観察された状態を示す図。 本発明の実施例１におけるモールドとワーク間の距離計測方法を説明する図。（ａ）は距離計測構造を短冊形の構造とした構成例を示す図。（ｂ）は距離計測構造を短冊形の構造が周期で並ぶようにした構成例を示す図。（ｃ）は距離計測構造をモールド側及びワーク側に短冊形の構造による周期が複数で並ぶようにした構成例を示す図。（ｄ）はモアレ縞を発生するようにした構成例を示す図。 本発明の実施例２における加圧加工装置の構成を示す図。 本発明の実施例３におけるモールドおよびワークの作製方法を説明する図。（ａ）はモールド側への距離計測構造の作製方法の手順を説明する工程図を示す図。（ｂ）はワーク側への距離計測構造の作製方法の手順を説明する工程図を示す図。 本発明の実施例４を説明するモールドと系の原点が一致している状態の２次元構造の距離計測構造を説明する図。 本発明の実施例４におけるモールドとワークの間の３次元６軸の姿勢制御を説明する図。

符号の説明

１０１：モールドの距離計測構造（断面）
１０２：ワークの距離計測構造（断面）
１０３：顕微鏡
１０４：モールド側の距離計測構造（上面）
１０５：ワーク側の距離計測構造（上面）
２０１：撮像範囲
２０２：モールドの短冊構造
２０３：ワークの短冊構造
２０４：モールドのＰ₁の周期構造
２０５：ワークのＰ₂の周期構造
２０６：モールドのＰ₃の周期構造
２０７：モールドのＰ₄の周期構造
２０８：ワークのＰ₅の周期構造
２０９：ワークのＰ₆の周期構造
２１０：モールドのＰ₇の周期構造と，ワークのＰ₈の周期構造によるモアレ縞
２１１：モールドのＰ₈の周期構造と，ワークのＰ₇の周期構造によるモアレ縞
３０１：光源
３０２：距離計測光学系
３０３：モールド
３０４：モールド側の距離計測構造
３０５：ワーク側の距離計測構造
３０６：ワーク
３０７：加圧機構
３０８：面内移動機構
３０９：撮像素子
３１０：撮像素子
３１１：面内位置合わせ光学系
３１２：モールドの面内位置合わせ構造
３１３：ワークの面内位置合わせ構造
３１４：露光制御システム
３１５：プロセス制御システム
３１６：姿勢制御システム
３１７：距離計測システム
４０１：ＥＢ用レジスト
４０２：石英基板
４０３：面内位置合わせ構造
４０４：加工構造
４０５：レジスト
４０６：モールドの距離計測構造
４０７：シリコン基板
４０８：レジスト
４０９：ワークの距離計測構造
５０１：モールド上のｙ軸に平行な周期構造
５０２：ワーク上のｙ軸に平行な短冊形構造
５０３：モールド上のｘ軸に平行な周期構造
５０４：ワーク上のｘ軸に平行な短冊形構造
５０５：ｚｘ平面上の計測用光軸
６０１：領域１
６０２：ｚｘ平面と平行な計測系
６０３：領域２
６０４：ｚｘ平面と平行な計測系
６０５：領域３
６０６：ｙｚ平面と平行な計測系
６０７：距離計測システム
６０８：姿勢計算システム
６０９：姿勢制御システム

Claims (12)

1. モールドまたは被加工部材の少なくともいずれか一方の側を加圧し、モールドの加工面に形成されたパターンを、前記被加工部材の表面に転写する加圧加工装置であって、
   前記モールドと前記被加工部材との間の距離を計測する距離計測機構を有し、
   前記距離計測機構は、前記モールドの加工面側と前記被加工部材の表面側とにそれぞれ設けられた距離計測構造を観測し、
   前記観測結果に基づいて、前記モールドと前記被加工部材との間の距離を計測可能に構成されていることを特徴とする加圧加工装置。
2. 前記距離計測機構は、前記モールドの加工面の法線に対して傾いた光軸を持つ光学系を備えていることを特徴とする請求項１に記載の加圧加工装置。
3. 前記距離計測機構は、前記モールドおよび前記被加工部材に対する３次元６軸の位置関係を計測可能に構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加圧加工装置。
4. モールドまたは被加工部材の少なくともいずれか一方の側を加圧し、モールドの加工面に形成されたパターンを、前記被加工部材の表面に転写する加圧加工方法であって、
   前記モールドの加工面側と前記被加工部材の表面側とにそれぞれ設けられた距離計測構造を観測し、
   前記観測結果に基づいて、前記モールドと前記被加工部材との間の距離を計測する距離計測工程を有することを特徴とする加圧加工方法。
5. 前記距離計測工程は、前記モールドの加工面の法線に対し、傾いた光軸方向からの光学観測によって前記距離計測構造を計測する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の加圧加工方法。
6. 前記距離計測工程は、前記モールドおよび前記被加工部材に対する３次元６軸の位置関係を計測する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の加圧加工方法。
7. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の加圧加工装置、または請求項４〜６のいずれか１項に記載の加圧加工方法に用いられる加圧加工用モールドであって、
   前記モールドの加工面側に、前記被加工部材の表面側に設けられた距離計測構造と対応して設けられた距離計測構造を有することを特徴とする加圧加工用モールド。
8. 前記距離計測構造が、短冊形の構造を有することを特徴とする請求項７に記載の加圧加工用モールド。
9. 前記距離計測構造が、周期構造を有することを特徴とする請求項７に記載の加圧加工用モールド。
10. 前記距離計測構造が、前記被加工部材の表面側に設けられた距離計測構造を構成する周期構造と、異なる周期の周期構造を有することを特徴とする請求項７に記載の加圧加工用モールド。
11. 前記距離計測構造が、前記被加工部材の表面側に設けられた距離計測構造を構成する周期構造と重なることによって、モアレ縞を発生する周期構造を有することを特徴とする請求項７に記載の加圧加工用モールド。
12. 凹凸パターンを有するモールドの該パターンを、基板上の部材に転写するための加圧加工装置であって、
    前記モールドを保持するための第１の保持部と、
    前記モールドの該凹凸パターンが形成されている第１の表面と平行になるように、前記基板の第２の表面を保持するための第２の保持部と、
    前記第１の表面の法線方向に対して傾斜した光軸を有し、且つ前記モールドと前記基板とにそれぞれ形成されているアライメントマークを観測するための、光学観測部とを備え、
    前記光学観測部からの情報を用いて、前記モールドと前記基板との間の距離を、前記モールドの前記第１の表面に平行な平面情報に置き替えることを特徴とする加圧加工装置。

Images