JP5379564B2 - インプリント装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置、および物品の製造方法に関する。

インプリント技術は、ナノスケールの微細パターンの転写を可能にする技術であり、磁気記憶媒体や次世代半導体デバイスの量産向用リソグラフィ技術の１つとして実用化されつつある。インプリントでは、電子線描画装置等の装置を用いて微細パターンが形成されたモールド（型）を原版としてシリコンウエハやガラスプレート等の基板上に微細パターンが形成される。この微細パターンは、基板上にインプリント樹脂を塗布し、その樹脂を介して基板にモールドのパターンを押し付けた状態でその樹脂を硬化させることによって形成される。

現時点において実用化されているインプリント技術としては、熱サイクル法および光硬化法がある。熱サイクル法では、熱可塑性のインプリント樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で樹脂を介して基板にモールドが押し付けられる。そして、冷却した後に樹脂からモールドを引き離すことによりパターンが形成される。また、光硬化法では、紫外線硬化型のインプリント樹脂を使用し、樹脂を介して基板にモールドを押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、硬化した樹脂からモールドを引き離すことによりパターンが形成される。熱サイクル法は、温度制御による転写時間の増大および温度変化による寸法精度の低下を伴うが、光硬化法には、そのような問題が存在しないため、現時点においては、光硬化法がナノスケールの半導体デバイスの量産において有利である。

特許文献１は、インプリント技術を利用して基板上に半導体デバイスを製造する技術に関するものであり、同文献には、ウエハの一部の領域にパターンを形成する動作を繰り返すことによってウエハの全面にパターンを形成することが記載されている。その後、インプリントによって形成されたパターンを利用してエッチング処理または酸化処理がなされる。以上の処理を繰り返すことによって多層構造の半導体デバイスが製造される。これは、フォトリソグラフィー工程による半導体デバイスの製造と同様である。パターンを重ね合わせるためのアライメントの方法として、特許文献１、２および非特許文献１において、フォトリソグラフィー工程による半導体デバイスの製造方法で使用される方法を応用したものが提案されている。特に、非特許文献１では、オフアクシスアライメントスコープによるグローバルアライメント方法（ＡＧＡ）が提案されている。ＡＧＡでは、新たなパターンの形成に先立ってウエハ上に既にあるパターン群のＸＹ位置配列状態がオフアクシスアライメントスコープを使って検出される。そして、この検出結果に従って、ウエハ上の各ショット領域に新たなパターンが位置合わせされる。

特許第４１８５９４１号公報 米国特許第７２８１９２１号明細書

稲，「ナノインプリントのウエハアライメント」，（独）日本学術振興会未踏・ナノデバイステクノロジー第１５１委員会・ナノインプリント技術シンポジウム資料，日本，社団法人日本分光学会，平成２０年１０月７日，ｐ.４６−５２

インプリントは、ＡｒＦレーザーを用いた液浸露光装置と同等或いはそれより微細なパターンを形成することを目的として実用化が目指されている。したがって、インプリント装置には、現状の最新半導体露光装置と同等以上、即ち数ナノメートルから十数ナノメートルのアライメント精度が要求される。

しかし、インプリントでは、硬化した樹脂からモールドを引き離す際にモールドのパターン面に沿った方向に力が加わり、これによって、モールドの位置が正規位置からずれてしまう可能性がある。ＡＧＡ情報に基づいて各ショット領域のパターンを形成している際にモールドの位置ずれが発生すると、ＸＹ位置決め精度が良いＸＹステージでウエハを位置決めしたとしても、ウエハに形成されるパターンに位置ずれが生じてしまう。

特許文献２（段落１３、１４)には、テンプレート（モールド）にミラーを設けて、本体の架台からその位置をモニターする技術が記載されている。しかし、この方法では、テンプレート（モールド）の端面をレーザー干渉計で測定可能な面精度に仕上げた上で反射膜をコーティングするか、テンプレートに面精度の良い反射面を持つ部品を取り付ける必要がある。また、その反射面に関しては、パターン面および２つの端面を含む３直交面のうち当該２つの端面に対して高い直交度が要求される。直交度が悪い場合には、テンプレートを交換した際に、パターン面の法線方向に平行な軸の周りの回転角を調整（一般にはθ合わせと呼ばれる）を行っても、２つの端面の法線の双方をレーザー干渉計の光軸に対して合わせることはできない。したがって、いずれかのレーザー干渉計から照射され端面で反射されたビームの経路が正規経路からずれてしまい、端面の位置検出が不能となってしまう。

なお、通常は、レーザー干渉計で必要な反射面の面精度は、光の波長の１／４以下であることが望まれている。即ち、通常のＨｅ−Ｎｅレーザーを使用するレーザー干渉計では、０．１６μｍ以下の平面度が必要である。

モールド（テンプレート）の端面にレーザー干渉計による計測が可能な反射面を設けることは技術的には可能であるが、インプリントの度に劣化するモールドは、使用回数に制限がある。したがって、量産用のモールドの端面にレーザー干渉計による計測が可能な反射面を設けることには、コストの観点で大きな問題があると思われる。

本発明は、以上の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、重ね合わせ精度の点で有利なインプリント技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、モールドを保持するモールドチャックを含む構造体を備え、基板への樹脂の塗布と、塗布された樹脂の前記モールドによる成形とを含む処理を行うインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、前記構造体の基準部分の位置を計測する第１計測器と、前記基準部分に対する前記モールドの相対的な位置を計測する第２計測器と、前記第１計測器による計測結果および前記第２計測器による計測結果に基づいて前記モールドと前記基板との相対的な位置関係を制御する制御部とを備え、前記第２計測器は、前記構造体によって支持された近接センサを含む。

本発明によれば、例えば、重ね合わせ精度の点で有利なインプリント装置を提供することができる。

第１実施形態のインプリント装置の側面図である。 第２実施形態のインプリント装置の側面図である。 第１及び第２実施形態のインプリント装置の正面図である。 第１及び第２実施形態のインプリント装置の一部分の平面図である。 第３実施形態のインプリント装置の部分拡大図である。 インプリント装置で実施されうるインプリント方法を例示するフローチャートである。 インプリント装置のレーザー干渉計計測値の記号説明表である。 インプリント装置の制御系のブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の幾つかの実施形態を例示的に説明する。本発明は、ナノスケールの微細パターンの形成に有用であるが、ナノスケールよりも大きいスケールのパターンの形成にも適用可能である。

［第１実施形態］
図１、図３、図４を参照しながら本発明の第１実施形態のインプリント装置について説明する。インプリント装置ＩＮＰは、パターン面Ｐを有するモールド１を保持するモールドチャック２を含む構造体（２、６）を備える。インプリント装置ＩＮＰは、基板１０への樹脂の塗布と、塗布された樹脂のモールド１による成形とを含む処理を行うように構成されている。より具体的には、インプリント装置ＩＮＰは、基板１０に樹脂を塗布し該樹脂にパターン面Ｐを押し付けた状態で該樹脂を硬化させることにより基板１０にパターンをインプリントする。モールド１のパターン面Ｐには、パターンを構成する凹凸が形成されている。モールドチャック２は、例えば真空吸着によってモールド１を保持する。モールドチャック２は、モールドチャック２からのモールド１の脱落を防止する構造を有することが好ましい。モールドチャック２には、後述の第２計測器としての近接センサ７（７ａ〜７ｍ）を支持するセンサ支持部材６が設けられている。センサ支持部材６は、モールドチャック２の一部分として考えることもできるし、モールドチャック２に結合された部材として考えることもできる。

モールドチャック２には、干渉計ミラー３ａ、３ｂが取り付けられている。インプリント装置ＩＮＰは、第１計測器として、装置基準部材１４ａに取り付けられた干渉計１５ａ（図１では奥側）、１５ｂ（図１では手前側）、および装置基準部材１４ｃに取り付けられた干渉計１５ｇからなる合計で３個のレーザー干渉計を備えている。第１計測器により、干渉計ミラー３ａ、３ｂの位置、即ちモールドチャック２の位置が計測される。ここで、基準部分としてのモールドチャック２のＹ方向における位置は、干渉計１５ａによって計測される干渉計ミラー３ａの位置と干渉計１５ｂによって計測される干渉計ミラー３ａの位置との平均値で与えられる。モールドチャック２のＺ軸周りの回転は、干渉計１５ａによって計測される干渉計ミラー３ａの位置と干渉計１５ｂによって計測される干渉計ミラー３ａの位置との差で与えられる。モールドチャック２のＸ方向における位置は、干渉計１５ｇによって計測される干渉計ミラー３ｂの位置で与えられる。モールドチャック２のＹ方向における位置は、装置基準部材１４ａを基準とするものである。モールドチャック２のＸ方向における位置は、装置基準部材１４ｃを基準とするものである。

３個のレーザー干渉計１５ａ、１５ｂ、１５ｇの各々は、例えば、２軸計測の干渉計として構成されうる。この場合には、２軸の計測値の平均値により距離を検出し、２軸の計測値の差により傾きを検出することができる。或いは、上記３個のレーザー干渉計１５ａ、１５ｂ、１５ｇの各々は、２個の１軸干渉計を並べて２軸計測の干渉計として構成されてもよい。

インプリント装置ＩＮＰは、基準部分としてのモールドチャック２には、モールドチャック２に対するモールド１の相対的な位置を計測する第２計測器として近接センサ７（７ａ〜７ｍ）を備えている。近接センサ７は、少なくともｎｍオーダーの精度で位置ずれを計測可能であることが好ましい。そこで、近接センサ７は、静電容量センサまたは分光干渉レーザー変位計であることが好ましい。分光干渉レーザー変位計としては、例えば、株式会社キーエンスのＳＩシリーズが好適である。静電容量センサおよび分光干渉レーザー変位計は、一般にｎｍレベルの分解能を有し、絶対測長が可能である。

インプリント装置では、硬化した樹脂からモールド１を引き離す際（離型）に、モールドチャック２によって保持されているモールド１が急激に移動することがある。レーザー干渉計のような相対測長方式のセンサは、パルスを発生させてそのパルスに従ってカウンタのカウント値を増減させて位置を認識する。したがって、相対測長方式のセンサが使用される場合には、最小パルス間隔によって最高許容速度が制限される。モールド１の急激な移動の速度が最高許容速度を超えた場合には、計測エラーが発生する。

これに対して静電容量センサまたは分光干渉レーザー変位計のような近接センサが使用される場合には、絶対測長が可能であるので、モールド１の急激な移動の速度に対する制限はない。即ち、モールド１が如何なる速度で移動しようが、近接センサによって、少なくとも移動後の位置を計測することができる。しかも、近接センサを使用する場合、測定面（モールド１の端面）が高い面精度を有する必要がないこと、測定ヘッドが測定面に対して傾斜していても計測が可能であること、測定面に反射コーティングが不要であることなどの利点がある。

一方で、近接センサの分解能をｎｍレベルの分解能に設定した場合、一般には、測定範囲が数ｍｍ以下に制限される。そこで、この実施形態では、モールドチャック２を含む構造体（２、６）の基準部分としてのモールドチャック２の位置と、該基準部分に対するモールド１の相対的な位置とに基づいて、モールド１の位置を検出する。ここで、モールドチャック２の位置は、この実施形態では、装置基準部材１４ａ、１４ｃを基準として計測される。基準部分としてのモールドチャック２の位置は、例えば、干渉計ミラー３ａ、３ｂの位置とモールドチャック２の基準位置（例えば、モールドチャック２の原点）との差を、干渉計１５ａ、１５ｂ、１５ｇによって計測される位置に加算することによって決定されうる。基準部分としてのモールドチャック２に対するモールド１の相対的な位置は、例えば、近接センサ７（７ａ〜７ｍ）の位置とモールドチャック２の基準位置との差を、近接センサ７によって計測される位置に加算することによって決定されうる。

図８を参照しながらインプリント装置ＩＮＰの制御部ＣＮＴの構成例を説明する。制御部ＣＮＴは、モールド１と基板１０との相対的な位置関係を制御するための構成を含む。制御部ＣＮＴは、基板１０を保持する基板ステージ２４の位置（以下、ステージ指令位置）７１を目標位置として決定する。制御部ＣＮＴはまた、上記の方法にしたがって、レーザー干渉計１５ａ、１５ｂ、１５ｃによる計測結果に基づいて基準部分としてのモールドチャック２の位置を検出し、更にその変化量（以下、基準部分の位置変化量）を計算する。制御部ＣＮＴはまた、上記の方法にしたがって、近接センサ７による計測結果に基づいてモールドチャック２に対するモールド１の相対位置を検出し、更にその変化量（以下、モールドの相対位置変化量）７３を計算する。

例えば、モールド１の位置が＋側にずれた場合には、ステージ指令位置７１は、＋側に補正されるべきであり、このような補正がなされなければ、基板１０に対してインプリントされるパターンが＋側にずれてしまう。制御部ＣＮＴは、補正部７９を有し、補正部７９は、ステージ指令位置７１に対して基準部分の位置変化量７２およびモールドの相対位置変化量７３を加算することによって、ステージ指令位置７１を補正し、補正されたステージ指令位置ＣＴを出力する。即ち、制御部ＣＮＴは、基板ステージ２４の目標位置（基板の目標位置と等価）であるステージ指令位置７１を干渉計（第１計測器）１５ａ、１５ｂ、１５ｇによる計測結果および近接センサ（第２計測器）７による計測結果に基づいて補正部７９によって補正する。このようにステージ指令位置７１を補正することによって、モールド１の位置ずれによるインプリントのずれを低減することができる。

補正されたステージ指令位置ＣＴは、基板ステージ２４の位置を検出するステージ位置検出器（干渉計１５ｃ、１５ｅ）７４による検出結果と比較され、それらの差分（即ち偏差）信号が安定化補償器７６および定常偏差補償器７７を含む補償器に供給される。該補償器は、差分信号に対して補償演算をして駆動指令ＤＩを生成する。駆動指令ＤＩは、ステージモーターアンプ７８に供給され、ステージモーターアンプ７８は、ステージモーター（リニアモーター２３ａ、２３ｂ、２３ｃ等）７５を駆動し、これにより基板ステージ２４（基板１０）が位置決めされる。

ここで、モールド１の端面の面精度や直交度を良好にすることができない理由、および、反射コーティングを行うことが難しい理由について説明すると共に、上記の近接センサの使用の有用性について説明する。

モールド１は、例えば、ノンコートの合成石英で構成されうる。モールド１は、基板１０へのパターン形成の際、基板１０や樹脂と接触するので、摩耗や樹脂の付着により、その寿命は、通常のフォトリソグラフィー工程で使用される露光装置において原版として使用されるレチクルと比較して非常に短寿命である。よって、モールドの価格は、インプリント装置を使用して半導体デバイスを製造する際に無視することができないコスト要因である。このため、パターンの形成に直接に関係しないモールドの端面の直交度や平面度、反射コーティングに関して、モールドのコストを上昇させるような加工を行うことは難しい。

なお、モールド１は、一般的には、マザーモールドと呼ばれる非常に高価なモールドを複製して製作されうる。このマザーモールドが高価である理由は、１ｎｍ〜４０ｎｍの細い径の電子ビームの一筆書きでパターン領域にパターンを描画してパターンを形成するために、非常に長い描画時間を要するからである。例えば、インプリントのパターン領域の面積は、ＡｒＦレーザーを光源とする液浸露光装置との併用によって半導体デバイスを製造する場合には、その液浸露光装置におけるショット領域の面積と同じである必要がある。この面積は、現在のところ、３３ｍｍ×２６ｍｍがデファクトスタンダードとなっている。今後パターンの線幅が２０ｎｍを切るようになると、２４時間以上の描画時間を要すると言われている。

以下、インプリント装置ＩＮＰに関する説明に戻る。モールドチャック２には、モールド１の上面に形成されたモールド側マークの直上にモールドチャック基準プレート４ａ、４ｂが設けられうる。モールドチャック基準プレート４ａ、４ｂの下面には、モールド１に設けられたモールド側マークに対応したチャック側マークが形成されている。チャック側マークは、例えば、モールド側マークに対して２μｍ〜３００μｍの間隔が形成されるように配置されうる。光学センサとしての位置合わせ用顕微鏡４４ａ、４４ｂを使用して、チャック側マークおよびモールド側マークを観察することにより、互いの相対位置ずれを検出することができる。この検出は、例えば、明視野観察やモアレの縞位置計測による画像処理方法によって行うことが可能である。このような光学センサとしての位置合わせ用顕微鏡４４ａ、４４ｂを前述の近接センサ７（７ａ〜７ｍ）に代えて、または、追加で設けることができる。光学センサとしての位置合わせ用顕微鏡４４ａ、４４ｂもまた、モールド１の端面の面精度や直交度、反射コーティングとは無関係に、基準部分としてのモールドチャック２に対するモールド１の相対位置を計測するために有用である。

ただし、位置合わせ用顕微鏡４４ａ、４４ｂによる位置計測を行うためには、マザーモールドからのパターンを複製する工程のほかに、モールド側マークを形成する工程が必要になる。よって、半導体デバイスを製作する上で、重ね合わせ精度が重要なレイヤーの形成に用いられるモールド１にのみ、位置計測用のモールド側マークを形成することが好ましいかもしれない。重要でないレイヤーの形成に用いられるモールド１には、位置計測用のモールド側マークを設けず、近接センサ７でその位置を計測することが好ましいかもしれない。また、近接センサと光学センサの双方をインプリント装置に搭載するとインプリント装置のコストが上昇するので、要求仕様に応じて搭載すべきセンサを決定すればよい。

モールドチャック２は、この実施形態では、連結部材５を介して、支持体であるブリッジ定盤１３によって支持されうる。モールドチャック２は、ブリッジ定盤１３に直接に固定されてもよい。位置合わせ用顕微鏡４４ａ、４４ｂもブリッジ定盤１３によって支持されうる。モールドチャック２の上方には、ハーフミラー４３が配置されている。光硬化用光源４１が発生する光は、ハーフミラー４３で反射され、モールド１を透過して樹脂に照射される。樹脂は、光の照射によって硬化する。ハーフミラー４３の上方には、カメラ４２が配置されていて、ハーフミラー４３を介して、モールド１によるインプリントの状況を確認することができる。

ブリッジ定盤１３は、床からの振動を絶縁するため、床に設置された支持足１１によって空気ばね１２を介して支持されている。空気ばね１２は、アクティブ防振機能として露光装置において一般的に採用されている構成を有しうる。具体的には、空気ばね１２は、その上下の部材に取り付けられたＸＹＺ相対位置測定センサ、ＸＹＺ方向駆動用リニアモーター、空気ばねの内部のエア容量を制御するサーボバルブを含みうる。

また、ブリッジ定盤１３には、光硬化性の樹脂を基板１０上に塗布するためのディスペンサー８ａ、８ｂがホルダー９を介して取り付けられている。ディスペンサー８は、例えば、インクジェットプリンターに用いられているインクジェットヘッドを用いて樹脂の液滴を線状に基板１０上に吹きつけるように構成されうる。樹脂をディスペンサー８で吹き付けながら基板ステージ２４（即ち、基板１０）を走査駆動することにより、基板１０上の四角形状の領域に樹脂を塗布することができる。なお、インクジェットヘッドの本来の機能は、直線状に配列された微細な複数のノズルからのインクの吐出と記録シートの送りとを制御して絵や文字をインクで描画することである。よって、吐出を行う領域は四角形状である必要は無く、丸等の任意の形状の領域に樹脂を塗布することができる。

基板１０としてのウエハの形状は一般に円形であるので、四角形状のショット領域でウエハを埋め尽くしていった場合、周辺の領域ではウエハからショット領域がはみだしてしまい、四角形状のショット領域が確保できなくなる。このような領域のことは、欠けショット領域と呼ばれることがある。現状では、３３ｍｍ×２６ｍｍのショット領域に複数のチップを形成することができることが一般的であるので、ウエハに効率良くチップを形成するためには、欠けショット領域にもパターンを形成するべきである。

現状では、インプリント処理で半導体デバイスを製造する際には、インプリント後に形成される凹凸パターンにおける凹部に膜（残膜と呼ばれうる）が残るため、これをエッチングする必要がある。凹部に残る膜の厚さは、ＲＬＴ（Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｌａｙｅｒ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）と呼ばれうる。ＲＬＴ分の膜が欠けショット領域にも形成されていないと、エッチングによりウエハ上に深い抉れができてしまう。これを防ぐ上でも、周辺領域への樹脂の塗布が有効である。この際に四角形状に樹脂の塗布を行うと、ウエハから樹脂がはみ出してしまい、この状態で紫外線が照射されれば、ウエハを固定する基板チャック上で樹脂が硬化し付着する。この結果、ウエハが基板チャックに接着されてしまうばかりか、次に処理するウエハが付着物の上に乗ってしまい、ウエハ表面の面精度が劣化して正常にインプリントを行うことができなくなってしまう。そこで、ディスペンサー８と基板ステージ２４の送りの組み合わせにより、樹脂をウエハの適正な領域に塗布することが好ましい。基板１０の＋Ｙ方向側には、ディスペンサー８ｂで樹脂が塗布され、基板１０の−Ｙ方向側には、ディスペンサー８ａで樹脂が塗布されうる。

ブリッジ定盤１３には、基板１０に形成された位置合わせ用マークの位置を計測する位置合わせ用顕微鏡（オフアクシススコープ；ＯＡＳ）３１が配置されている。図３に示す通り、ＯＡＳ３１の側面には、レーザー干渉計３４ａからのレーザー光を反射可能なように干渉計用ミラー３２が取り付けられている。レーザー干渉計３４ａは、ブリッジ定盤１３に固定された装置基準部材１４ｂからＯＡＳ３１までのＸ方向距離を計測可能なように設置されている。

次に、基板１０を保持する基板ステージ２４およびその駆動機構について説明する。この実施形態では、基板ステージ２４の移動による振動や変形がブリッジ定盤１３に伝わらないように、基板ステージ２４を支持するベース１８は、空気ばね（除振装置）１９を介して床上に設置されている。インプリント装置ＩＮＰのブリッジ定盤１３と基板ステージ２４とのＺ方向における距離は、ブリッジ定盤１３から下方向に延びたブラケット３０に固定されたセンサ（例えば、レーザー測長器、エンコーダー）１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄによって計測される。部材１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、センサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄにそれぞれ対応する計測対象部であり、ベース１８に取り付けられている。部材１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、センサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄがレーザー測長器であればミラーであり、エンコーダーであればスケールである。

この実施形態では、ブリッジ定盤１３とベース１８との間の距離が４箇所で計測されるが、実際には、３箇所で計測を行えば、Ｚ方向の距離、および傾きを検出することができる。ベース１８のＺ方向における位置や傾きに基づいてベース１８に対する基板ステージ２４のＺ方向における位置や傾きを制御することによって、基板１０の位置および傾きを補正することができる。なお、空気ばね１２の高さや空気ばね１９の高さを適正値に調整することによって、基板ステージ２４の調整量を小さくすることができる。

ベース１８の上には、粗動ステージ２２が配置されている。粗動ステージ２２には複数のエアパット２１が設けられていて、ベース１８の上に静圧で浮上する。粗動ステージ２２をＸＹ方向に駆動した際に、ベース１８が傾いたり、駆動反力で振られたりすると、パターン形成の精度が低下するため、ダミー荷重を粗動ステージ２２の駆動方向とは逆の方向に駆動して、ベース１８の傾きや反力を低減することが好ましい。粗動ステージ２２には、ミラー２５ａおよび２５ｂが設けられていて、Ｘ方向及びＹ方向の装置基準部材１４ａ、１４ｃに取り付けられたレーザー干渉計１５ｄ、１５ｆ、１５ｇ（下）により装置基準部材１４ａ、１４ｃからの距離が計測される。ここで、Ｘ方向の装置基準部材１４ｃには、Ｙ方向の装置基準部材１４ａと同様に、３個の２軸レーザー干渉計が縦に配置されている。レーザー干渉計１５ｇ（上）はモールドチャック２とのＸ方向距離を、レーザー干渉計１５ｇ（中）は基板ステージ２４に設けられたミラー２７とのＸ方向距離を、レーザー干渉計１５ｇ（下）は粗動ステージ２２に設けられたミラー２５ａとのＸ方向距離を計測する。

粗動ステージ２２の上には、微動ステージである基板ステージ２４が配置されている。基板ステージ（微動ステージ）２４は、粗動ステージ２２に取り付けられた自重キャンセル機能付きリニアモーター２３ａ、２３ｂ、２３ｃにより、粗動ステージ２２に対して物理的に接触することなく、浮上状態で支持される。これにより、支持足１９から減衰しきれずに伝わってくる振動から、基板ステージ２４を完全に分離することが可能となっている。ただし、そのままでは基板ステージ２４の位置を制御することはできない。そこで、基板ステージ２４の側面にミラー２６、２７を取り付けて、これらを使ってＸ方向、Ｙ方向、Ｚ軸回りの回転であるωＺ（＝θ）方向、Ｘ軸周りの回転であるωＸ方向、Ｙ軸回りの回転であるωＹ方向の位置が計測される。これらの計測は、Ｙ方向の装置基準部材１４ａに取り付けられた干渉計１５ｃおよび１５ｅ、Ｘ方向の装置基準部材１４ｃに取り付けられた干渉計１５ｇ（中）によってなされる。以上の構成によって、インプリント時におけるモールド１と基板１０とのの位置関係が保証される。粗動ステージ２２と基板ステージ２４とのＺ方向における間隔に関しては、リニアモーター２３ａ、２３ｂ、２３ｃにエンコーダーやレーザー測長器を内蔵し、それらによる計測結果の平均値を使用して制御可能である。

［第２実施形態］
図２を参照しながら本発明の第２実施形態のインプリント装置ＩＮＰについて説明する。なお、ここで言及しない事項は、第１実施形態に従う。第２実施形態では、モールドチャック２を含む構造体（２、６'）の基準部分がセンサ支持部材６'である点で第１実施形態と異なる。センサ支持部材６'は、モールドチャック２を支持する支持体であるブリッジ定盤１３に連結されている。センサ支持部材６'は、近接センサ７（７ａ〜７ｍ）を支持する。第１実施形態ではモールドチャック２に設けられていたミラー３ａ、３ｂは、センサ支持部材６'が基準部分に変更されたことに伴って、センサ支持部材６'に設けられている。

モールド１を基板１０上の樹脂から引き離した際にモールドチャック２には振動が生じうる。第１実施形態では、レーザー干渉計による計測対象部分がモールドチャック２であるので、振動時におけるモールドチャック２の位置を計測可能な応答速度がレーザー干渉計に要求される。一方、第２実施形態では、干渉計による計測対象部分がモールドチャック２ではなくセンサ支持部材６'であるので、第１実施形態に比べて、応答速度の低い干渉計を使用することができる。

［第３実施形態］
図５を参照しながら本発明の第３実施形態のインプリント装置ＩＮＰについて説明する。なお、ここで言及しない事項は、第１実施形態に従う。第３実施形態では、第１実施形態では、モールド１の上面に形成された位置合わせ用のモールド側マークが、モールド１の下面に形成されている。

第１実施形態の説明において言及したように、モールド１の上面（パターン面の反対側の面）に半導体デバイスのパターン以外のパターンを配置することは、モールド１のコストアップを招くため、実際のシステム設計上は避けたい。また、位置合わせ用のパターンと、半導体デバイスのパターンとの位置合わせ精度も厳密に要求されるので、モールド１の上面に位置合わせ用のパターンを形成するためには、高い技術力が必要とされる。

そこで、電子線描画装置によってパターンが描画されたマザーモールドに予めマークを形成しておき、モールド１を作成する際、半導体デバイスのパターンと同一の工程でマークを形成できればモールド１のコストを下げることが可能となる。光学系４６ｂおよびモールドチャック基準プレート４ｂは、モールドチャック２に搭載されうる。この実施形態では、モールドチャック基準プレート４ｂを構成する硝材の下面にチャック側マーク４５ｂが形成されている。光学系４６ｂは、モールド１の下面に形成されたモールド側マーク４７ｂの光学的共役像を、モールドチャック基準プレート４ｂに形成されたチャック側マーク４５ｂに投影する。位置合わせ用顕微鏡４４ｂは、モールド側マーク４７ｂの光学的共役像とチャック側マーク４５ｂを同時に観察し、そのずれ量を読み取ることにより、モールドチャック２とモールド１の位置ずれを検出する。

［インプリント方法］
以下、図６および図７を参照しながら第１〜第３実施形態のインプリント装置ＩＮＰで実施されうるインプリント方法を例示的に説明する。図７には、図６に示すフローチャートにおいて記載されている記号の説明が記載されている。

ステップ５１では、基板（ウエハ）１０がインプリント装置ＩＮＰに搬入され、基板ステージ２４の基板チャック上に固定される。所定数の基板１０が処理される度に、基板ステージ２４の上に設けられたステージ基準マーク３３を用いて、ＯＡＳ３１の基準位置とモールド１との位置関係の誤差が計測されうる。インプリント装置ＩＮＰに基板１０を搬入したり、インプリント装置ＩＮＰから基板１０を搬出したりする搬送系ユニットは、図１において、左方向に配置されているものとして説明する。工程５１では、基板１０の搬入、搬出の時には、基板ステージ２４は−Ｙ方向に移動し、搬送系ユニットの近くに移動する。これにより、搬送系ユニットが基板１０を搬送する時間を短くすることができる。

工程５１において基板ステージ２４に取り付けられたミラー２７も−Ｙ側に移動するので、工程５２では、装置基準部材１４ｂに取り付けられたレーザー干渉計３４ｂによって基板ステージ２４の位置を計測することができる。通常のレーザー干渉計では、計測対象物であるミラーがレーザー光の光軸から外れてしまうと、計測ができなくなる。しかし、ＯＡＳ３１によって基板１０上のマークを計測するために基板ステージ２４のＹ方向におけるフルストロークで２つのレーザー干渉計のビームからミラーが外れないように設計した場合、ミラーが非常に長くなってしまう。これによって、ミラー自体の剛性が大幅に低下して制御帯域が狭くなる。また、長いミラーを搭載した基板ステージがＸＹ方向に移動する場合には、インプリント装置ＩＮＰの占有領域が大きくなる。

この実施形態では、基板ステージ２４が−Ｙ方向に移動し、レーザー干渉計３４ｂで計測可能となった時点でレーザー干渉計３４ａ、３４ｂをリセットする。レーザー干渉計は、一般に相対測長方式であり、リセットした場合、現在の距離を上位側の制御装置から与える必要がある。

そこで、まず、Ｘ方向の装置基準部材１４ｃに取り付けたレーザー干渉計１５ｇ（中）での基板ステージ２４の計測値Ｘ、ωＹを現在のレーザー干渉計３４ｂの計測値としてセットする。

工程５３では、基板ステージ２４のＸ方向及びωＹ方向の位置制御方法が変更される。このタイミングまでは、基板ステージ２４のＸ方向およびωＹ方向位置は、Ｘ方向の装置基準部材１４ｃに取り付けられたレーザー干渉計１５ｇによる計測値Ｘｔｗｔ、ωＹｔｗｔで制御されている。

ここまでは、基板ステージ２４の位置は、一般に言われる６自由度の内、Ｚ方向を除く全ての方向を基準部分であるモールドチャック２またはセンサ支持部材６'に対する相対位置に基づいて制御されている。

この制御状態から、Ｘ方向およびωＹ方向については、ＯＡＳ３１による計測結果に基づく制御に切り替えられる。また、θ方向についても、θｗｔに基づく制御からθｗに基づく制御に切り替えられる。この切り替えを行わないと、次の工程５４で基準部分の位置がＡＧＡ計測中に何らかの原因で位置ずれした場合に、ＡＧＡ計測値に誤差が混入してしまうからである。

工程５５では、ＡＧＡ計測中に、ＸｏｗとＸｔｗの計測値の切り替え誤差が平均化処理により求められる。工程５６では、基板ステージ２４がモールド１の下方の領域に駆動される。工程５７〜５９では、ステージの制御のための基準が切り替えられる。図６では、ステージ指令位置をインプリントの前に補正する例が示されているが、図８を参照しながら説明したように、モールド１のずれに基づいてステージ指令位置をリアルタイムで補正してもよい。

図４に例示される構成では、近接センサ７は、モールド１の４辺のそれぞれに対して３個ずつ配置されており、離型に伴う位置ずれの他に、形状変形についても検出可能なようになっている。よって、合計で１２個の近接センサ７による計測結果から倍率成分および変形成分を分離し、これに基づいてモールド１の中央のＸＹシフト量及び回転量を分離して基板ステージ２４の位置が補正される。

なお、近接センサ７の個数は特定数に限定されるものではない。近接センサの個数が多くなればなるだけ精度良く補正値を計測可能である。

工程６０では、インプリントによるパターンの形成を基板１０の全面に対して実行される。工程６１では、最終ショット領域のインプリントが終了したか否かを判断し、まだ終了していなければ、工程６０において次のショット領域のインプリントがなされ、終了していれば次の工程６２に進む。工程６２では、基板１０が搬出され、工程５３では、次に処理する基板１０の有無が確認され、処理すべき基板１０がある場合には工程５１に戻り、処理すべき基板１０がなければ一連のジョブが終了する。

基準部分（例えば、モールドチャック２、センサ支持部材６'）、モールド１、基板ステージ２４等について回転成分の計測も実施しているが、回転成分の計測結果は、アッベ量の補正のために利用されうる。

［物品の製造方法］
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、前述したインプリント装置（押印装置）を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）にパターンを転写（形成）するステップを含む。さらに、該製造方法は、パターンを転写された前記基板をエッチングするステップを含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングステップの代わりに、パターンを転写された前記基板を加工する他の加工ステップを含みうる。

本実施形態のデバイス製造方法は、デバイスの性能、品質、生産性および生産コストの少なくとも一つにおいて従来よりも有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

Claims (8)

1. モールドを保持するモールドチャックを含む構造体を備え、基板への樹脂の塗布と、塗布された樹脂の前記モールドによる成形とを含む処理を行うインプリント装置であって、
   前記構造体の基準部分の位置を計測する第１計測器と、
   前記基準部分に対する前記モールドの相対的な位置を計測する第２計測器と、
   前記第１計測器による計測結果および前記第２計測器による計測結果に基づいて前記モールドと前記基板との相対的な位置関係を制御する制御部とを備え、
   前記第２計測器は、前記構造体によって支持された近接センサを含む、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記第１計測器による計測結果および前記第２計測器による計測結果に基づいて前記基板の目標位置を補正し、補正された目標位置に従って前記基板を位置決めすることによって、前記モールドと前記基板との相対的な位置関係を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記第１計測器は、レーザー干渉計を含む、
   ことを特徴とする請求項１又は２項に記載のインプリント装置。
4. 前記基準部分は、前記モールドチャックである、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリント装置。
5. 前記構造体は、前記モールドチャックを支持する支持体、および、前記支持体に連結され、前記第２計測器を支持するセンサ支持部材を含み、
   前記基準部分は、前記センサ支持部材である、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記第２計測器は、前記モールドに形成されたマークの位置を計測するように前記構造体によって支持された光学センサを更に含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. モールドを保持するモールドチャックを含む構造体を備え、基板への樹脂の塗布と、塗布された樹脂の前記モールドによる成形とを含む処理を行うインプリント装置であって、
   前記構造体の基準部分の位置を計測する第１計測器と、
   前記基準部分に対する前記モールドの相対的な位置を計測するように第２計測器と、
   前記第１計測器による計測結果および前記第２計測器による計測結果に基づいて、前記モールドと基板との相対的な位置関係を制御する制御部とを備え、
   前記第２計測器は、前記モールドチャックに設けられたマークと前記モールドに設けられたマークとの位置ずれを計測する光学センサを含む、
   ことを特徴とするインプリント装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて樹脂のパターンを基板に形成する工程と、
   前記工程において前記パターンを形成された基板を加工する工程と、
   を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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