JP7378250B2 - 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。

凹凸のパターンが形成されたモールド（原版）を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置が、半導体デバイスなどの量産用リソグラフィ装置の１つとして注目されている。インプリント装置では、モールドと基板との位置合わせ処理（アライメント処理）の方式として、ダイバイダイアライメント方式が採用されうる。ダイバイダイアライメント方式とは、基板における複数のショット領域の各々について、原版に設けられたマークと基板に設けられたマークとを光学的に検出して原版と基板との位置関係のずれを補正するアライメント方式である。

ダイバイダイアライメント方式を採用するインプリント装置では、基板に既に形成されているパターンと、基板上のインプリント材に形成されたパターンとの重ね合わせ精度が、ショット領域ごとに異なることがある。そのため、インプリント装置では、そのような重ね合わせ精度の検査結果を以降の位置合わせ処理に速やかに反映させることができるように、当該重ね合わせ精度を装置内で検査することが望まれる。特許文献１、２には、重ね合わせ精度を装置内で検査可能に構成されたインプリント装置が開示されている。

特開２０１１－９７０２５号公報 特開２００９－８８２６４号公報

位置合わせ処理は、モールドのマークと基板のマークとを撮像して得られた画像に基づいて行われるのに対し、重ね合わせ検査は、基板のマークとインプリント材に形成（転写）されたマークとを撮像して得られた画像に基づいて行われうる。しかしながら、重ね合わせ検査で得られる画像では、インプリント材に形成されたマークの信号強度が、基板のマークの信号強度に対して非常に小さくなる。したがって、重ね合わせ検査を、位置合わせ処理と同様の条件下で行ってしまうと、撮像部で得られた画像からマークを検出することができなかったり、マークを誤検出してしまったりしうる。

そこで、本発明は、位置合わせ処理と重ね合わせ検査とを精度よく行うために有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのインプリント装置は、原版を用いて基板上のインプリント材にパターン形成を行うインプリント装置であって、前記基板を撮像する撮像部と、前記撮像部で得られた画像内の精検マークおよび粗検マークに基づいて、前記パターン形成時における前記原版と前記基板との位置合わせ処理、および、前記インプリント材に形成されたパターンと前記基板との重ね合わせ検査を行う処理部と、を含み、前記処理部は、前記撮像部で得られた画像において精検マークの位置を特定するために用いるべき粗検マーク群を、前記位置合わせ処理と前記重ね合わせ検査とで変更するものであり、前記粗検マーク群は、前記原版に設けられた１以上の粗検マークおよび前記基板に設けられた複数の粗検マークの中から選択され、前記位置合わせ処理で用いられる前記粗検マーク群としての第１粗検マーク群は、前記原版における前記１以上の粗検マークと前記基板における前記複数の粗検マークの少なくとも１つとから成り、前記重ね合わせ検査で用いられる前記粗検マーク群としての第２粗検マーク群は、前記基板における前記複数の粗検マークの少なくとも２つから成る、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、位置合わせ処理と重ね合わせ検査とを精度よく行うために有利な技術を提供することができる。

インプリント装置の構成を示す概略図である。 撮像部の構成の一例を示す概略図である。 照明光学系の瞳面における照明光の分布と、撮像光学系の開口数との関係を示す図である。 マークを構成する回折格子（精検マーク）の格子パターンと、回折光の重なりにより生じるモアレ縞とを示す図である。 回折格子の格子パターンを示す図である。 インプリント処理を説明するための図である。 モールドＭのマークおよび基板Ｗのマークの従来の構成例を示す図である。 実施例１におけるモールドＭのマークおよび基板Ｗのマークの構成例を示す図である。 実施例１において撮像部で得られる画像を示す図である。 位置合わせ処理および重ね合わせ検査を示すフローチャートである。 実施例２におけるモールドＭのマークおよび基板Ｗのマークの構成例を示す図である。 実施例２において撮像部で得られる画像を示す図である。 第２実施形態におけるモールドＭのマークおよび基板Ｗのマークの構成例を示す図である。 第２実施形態において撮像部で得られる画像を示す図である。 第３実施形態において撮像部で得られる画像を示す図である。 物品の製造方法を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素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。

＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態のインプリント装置１００について説明する。ここでは、光硬化法を用いたインプリント装置について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、本実施形態のインプリント装置１００の構成を示す概略図である。インプリント装置１００は、モールドＭ（原版）を用いて基板上のインプリント材にパターン形成を行うインプリント処理を行う。インプリント装置１００は、例えば、所定の凹凸パターンが形成されたモールドＭを保持するインプリントヘッド１と、基板Ｗを保持して移動可能な基板ステージ２と、撮像部６と、制御部１０とを含みうる。また、インプリント装置１００は、図１には図示していないが、基板上にインプリント材を供給（吐出）する供給部（ディスペンサ）も含みうる。

インプリント装置１００は、インプリントヘッド１によりモールドＭと基板Ｗとの間隔を狭めて、基板上に供給されたインプリント材にモールドＭ（パターン面）を接触させる。そして、モールドＭと基板上のインプリント材とを接触させた状態で、当該インプリント材に紫外線７を照射して当該インプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材からモールドＭを引き離す（離型する）。これにより、基板上にインプリント材のパターンを形成することができる。

また、インプリント装置１００には、モールドＭに設けられたマーク４と基板Ｗに設けられたマーク５とを撮像（観察）する撮像部６（スコープ）が設けられる。撮像部６は、図１（ａ）に示すように、インプリントヘッド１の内部に配置されうるが、インプリントヘッド１の内部に撮像部６を配置することが困難である場合には、図１（ｂ）に示すように、インプリントヘッド１の外部に配置されてもよい。図１（ｂ）に示す例では、撮像部６は、結像光学系８を介してモールドＭのマーク４と基板Ｗのマーク５とを撮像することができる。また、撮像部６は、モールドＭのマーク４からの光と基板Ｗのマーク５からの光によって生成されるモアレ縞を撮像することができる。図１（ｂ）に示す結像光学系８は、インプリント材を硬化させるための紫外線７を反射し、撮像部６からの光を透過する特性を有するプリズム８ａなどの光学部材を含みうる。

ここで、撮像部６により撮像されるマーク４およびマーク５はそれぞれ、精検マークと粗検マークとをマーク要素として含みうる。精検マークは、高精度にモールドＭと基板Ｗとの相対位置を検出するためのマークであり、例えば回折格子を有しうる。粗検マークは、精検マークより低い精度でモールドＭと基板Ｗとの相対位置を検出するため、即ち、精検マークの位置を特定するためのマークである。精検マークおよび粗検マークを概念的に説明すると、例えば、モールドＭと基板Ｗとの相対位置が２桁の値で表される場合、十の位での相対位置を粗検マークによって計測し、一の位での相対位置を精検マークによって計測することができる。精検マークおよび粗検マークの詳細については後述する。

制御部１０は、例えばＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１００の全体（インプリント装置１００の各部）を制御する。例えば、制御部１０は、撮像部６で得られた画像に基づいて、インプリントヘッド１や基板ステージ２をＸＹ方向に移動させて、モールドＭと基板Ｗとの位置合わせ処理（アライメント処理）を制御することができる。また、制御部１０は、撮像部６で得られた画像に基づいて、インプリント材に形成されたパターンと基板Ｗに既に形成されているパターンとの重ね合わせ検査を制御することができる。このように本実施形態の制御部１０は、位置合わせ処理や重ね合わせ検査を行う処理部としての機能を有するが、該処理部と別体として構成されてもよい。

撮像部の構成
次に、撮像部６の構成について詳細に説明する。図２は、撮像部６の構成の一例を示す概略図である。撮像部６は、撮像光学系２１と、照明光学系２２と、撮像素子２５（例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ）とを含みうる。撮像光学系２１の光路と照明光学系２２の光路とは、一部が重なり、その重なった部分には、プリズム２４などの光学部材が配置されている。この構成では、撮像光学系２１の光軸の一部と照明光学系２２の光軸の一部とが共通となる。

照明光学系２２は、光源２３からの光を、プリズム２４によって撮像光学系２１と同一の光軸上に導き、モールドＭのマーク４および基板Ｗのマーク５を照明する。光源２３は、紫外線７の波長とは異なる波長の光を射出するものであるとよく、例えば、ハロゲンランプやＬＥＤなどを含みうる。本実施形態では、インプリント材を硬化させるための光として紫外線７を用いているため、光源２３は、可視光や紫外線を射出するものが用いられうる。

撮像光学系２１は、照明光学系２２によって照明されたマーク４とマーク５とを、撮像素子２５の受光面上に結像する。例えば、撮像光学系２１は、マーク４の精検マーク（回折格子）およびマーク５の精検マーク（回折格子）で回折された光によって生成されるパターン（モアレ縞）を、撮像素子２５の受光面上に結像する。これにより、撮像素子２５は、モールドＭのマーク４および基板Ｗのマーク５で生成されるモアレ画像を撮像することができる。このように撮像部６（撮像素子２５）で得られた画像データは制御部１０に送信され、制御部１０は、当該画像におけるマークの位置に基づいて発生するモアレの位相を解析することで、モールドＭと基板Ｗとの相対位置を求めることができる。

撮像光学系２１と照明光学系２２とが共有するプリズム２４は、撮像光学系２１および照明光学系２２の瞳面もしくはその近傍に配置されていることが好ましい。プリズム２４は、その貼り合わせ面において、照明光学系２２の瞳面の周辺部分の光を反射するための反射膜２４ａを有する。反射膜２４ａは、照明光学系２２の瞳面における照明光の分布（形状）を規定する開口絞りとして機能する。また、反射膜２４ａは、撮像光学系２１の瞳の大きさ（または、撮像光学系２１の開口数ＮＡ_０）を規定する開口絞りとしても機能しうる。

プリズム２４は、貼り合わせ面に半透膜を有するハーフプリズムであってもよいし、表面に反射膜を有する板状の光学素子などに置換されてもよい。また、照明光学系２２の照明光の分布や撮像光学系２１の瞳の大きさを変化させることができるように、開口形状が互いに異なる複数のプリズム２４を設けてもよい。この場合、複数のプリズム２４は、ターレットやスライド機構などの切り替え機構によって、光路上に配置されるプリズムを交換可能に構成されうる。なお、本実施形態では、照明光学系２２の瞳面における照明光の分布をプリズム２４の反射膜２４ａで規定しているが、例えば、照明光学系２２の瞳位置にメカ絞りやガラス面に描画した絞りなどを配置することによっても規定することができる。

図３は、照明光学系２２の瞳面における照明光の分布（ＩＬ１～ＩＬ４）と、撮像光学系２１の開口数ＮＡ_０との関係を示す図である。本実施形態では、照明光学系２２の瞳面における照明光の分布は、ＩＬ１～ＩＬ４の４つの極からなる。上述したように、開口絞りとして機能する反射膜２４ａを照明光学系２２の瞳面に配置することで、複数の極（ＩＬ１～ＩＬ４）を有する光強度分布を１つの光源２３から形成することができる。このように複数の極（ピーク）を有する光強度分布を形成する場合、複数の光源を必要としないため、撮像部６を簡略化または小型化することができる。

図４（ａ）～（ｄ）は、マークを構成する回折格子（精検マーク）の格子パターンと、回折光の重なりにより生じるモアレ縞とを示す図である。図４（ａ）～（ｂ）は、互いに格子パターンの周期が僅かに異なる回折格子３１～３２をそれぞれ示す図である。これらの回折格子３１～３２を重ね合わせると、図４（ｃ）に示すように、それぞれの回折格子からの回折光により、周期の差を反映した周期をもつパターン（モアレ縞）が発生する。モアレ縞の位相（明暗の位置）は、回折格子同士の相対位置に応じて変化する。例えば、回折格子３１～３２をＸ方向に相対的に少しだけずらすと、図４（ｃ）に示すモアレ縞は、図４（ｄ）に示すように変化する。このモアレ縞の位相は、２つの回折格子が実際に変化した相対位置の大きさよりも大きな周期で変化するため、撮像部６の解像力が低くても、精度よく２つの回折格子の相対位置を計測することができる。即ち、モールドＭのマーク４および基板Ｗのマーク５を、互いに周期が僅かに異なる回折格子でそれぞれ構成し、モアレ縞を観察することによりモールドＭと基板Ｗとの相対位置を計測することができる。

図５（ａ）～（ｄ）は、本実施形態のマークを構成する回折格子の格子パターンを示す図である。モアレ縞を明視野（垂直方向から照明し、垂直方向から回折光を検出）の構成で検出しようとすると、ゼロ次光の影響によりモアレ縞のコントラストが下がってしまう。そこで、本実施形態では、マークを斜め方向から照明する暗視野の構成でモアレ縞を検出することができるように、モールドＭのマーク４および基板Ｗのマーク５のうちいずれか一方を、図５（ａ）や（ｃ）に示すようなチェッカーボード状の回折格子にしている。

図３に示すように極ＩＬ１～ＩＬ４を有する光強度分布の照明光で、図５（ａ）～（ｂ）に示す回折格子の組み合わせを照明すると、図５（ａ）の回折格子に入射した光はＹ方向にも回折する。この回折光は、Ｘ方向の相対位置情報を持って撮像光学系２１（ＮＡ_０）に入射し、撮像素子２５で検出される。そのため、撮像素子２５で得られた画像に基づいて、Ｘ方向における当該２つの回折格子の相対位置を計測することができる。ここで、図５（ａ）～（ｂ）に示す回折格子の組み合わせでは、それらの相対位置を計測する際に極ＩＬ１～ＩＬ２からの照明光が使用され、極ＩＬ３～ＩＬ４からの照明光は使用されない。

同様に、図３に示すように極ＩＬ１～ＩＬ４を有する光強度分布の照明光で、図５（ｃ）～（ｄ）に示す回折格子の組み合わせを照明すると、図５（ｃ）の回折格子に入射した光はＸ方向にも回折する。この回折光は、Ｙ方向の相対位置情報を持って撮像光学系２１（ＮＡ_０）に入射し、撮像素子２５で検出される。そのため、撮像素子２５で得られた画像に基づいて、Ｙ方向における当該２つの回折格子の相対位置を計測することができる。ここで、図５（ｃ）～（ｄ）に示す回折格子の組み合わせでは、それらの相対位置を計測する際に極ＩＬ３～ＩＬ４からの照明光が使用され、極ＩＬ１～ＩＬ２からの照明光は使用されない。

このように、本実施形態の撮像部６は、図３に示す光強度分布の照明光を用いて、図５に示す回折格子を撮像することにより、それにより得られた画像から２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の相対位置を計測することができる。即ち、図５（ａ）～（ｂ）に示す回折格子の組と、図５（ｃ）～（ｄ）に示す回折格子の組とを、撮像部６の同一視野内に配置して撮像することにより、２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の相対位置を同時に且つ高精度に計測することができる。

インプリント処理
次に、インプリント装置１００によるインプリント処理について説明する。図６は、インプリント処理を説明するための図であり、モールドＭと基板Ｗとが示されている。インプリント処理では、図６（ａ）に示すように、液滴としてのインプリント材３が供給された基板ＷをモールドＭの下方に配置する。なお、ショット領域毎に基板上へインプリント材３を供給してもよいし、基板全面に一括して予めインプリント材３を供給してもよい。そして、図６（ｂ）に示すように、モールドＭと基板Ｗとの間隔を狭めて、モールドＭを基板上のインプリント材３に接触させ、モールドＭの凹凸パターンにインプリント材を充填させる。図６（ａ）～（ｂ）に示す工程（パターン形成時）では、モールドＭのマーク４と基板Ｗのマーク５とを撮像部６で撮像して得られた画像に基づいて、モールドＭと基板Ｗとの位置合わせ処理が行われる。位置合わせ処理が終了したら、モールドＭを介して基板上のインプリント材３に光（紫外線７）を照射して該インプリント材３を硬化し、図６（ｃ）に示すように、硬化したインプリント材３からモールドＭを剥離（離型）する。このようにパターン形成が行われた基板上のインプリント材３には、図６（ｃ）において転写マーク３ａとして示すように、モールドＭのマーク４が転写される。

マークの構成
モールドＭと基板Ｗとの相対位置を計測するために使用されるマーク要素は、一般に、計測精度（相対位置の分解能）と計測レンジ（相対位置の計測可能範囲）とが相反する関係にある。例えば、上述したように、回折格子で構成されるマーク要素（精検マーク）は、モアレ縞の１周期内におけるモールドＭと基板Ｗとの相対位置を高精度に計測することができるため、計測精度が高い。その一方、モアレ縞の周期ごと（周期分）のずれについては計測することができないため、計測レンジは狭い。したがって、モールドＭのマーク４および基板Ｗのマーク５にはそれぞれ、計測精度は高いが計測レンジが狭い精検マークに加えて、計測精度は低いが計測レンジが広い粗検マークがマーク要素として設けられる。これらのマーク要素（精検マーク、粗検マーク）を撮像部６の同一視野内に収めて検出することで、高い計測精度と広い計測レンジとを両立させることができる。つまり、粗検マークの検出結果を用いて精検マークの位置を特定し、精検マークが所望の計測レンジ内に入るようにモールドＭと基板Ｗとの相対位置を調整することができる。

図７は、モールドＭのマーク４および基板Ｗのマーク５の従来の構成例を示す図である。図７（ａ）は、モールドＭのマーク４の従来の構成例を示しており、当該マーク４は、回折格子で構成された精検マーク４１と、精検マークの位置を特定して計測レンジ内に収めるための粗検マーク４２とを有しうる。また、図７（ｂ）は、基板Ｗのマーク５の従来の構成例を示しており、当該マーク５は、チェッカーボード状の回折格子で構成された精検マーク５１と、精検マークの位置を特定するための粗検マーク５２とを有しる。モールドＭのマーク４における精検マーク４１と基板Ｗのマーク５における精検マーク５１とを重ね合わせることにより、モアレ縞を生成することができる。

図７（ｃ）は、インプリント処理時の位置合わせ処理において、図７（ａ）に示すマーク４と図７（ｂ）に示すマーク５とが重なった状態を撮像部６で撮像して得られた画像６０を示している。制御部１０は、画像内（画像６０内）における粗検マーク群４２、５２の相対位置に基づいて粗合わせを行う（即ち、精検マーク４１、４５の位置を計測レンジ内に収める）とともに、精検マーク４１、５１の位置（周期）を特定する。これにより、精検マーク４１、５１により生成されたモアレ縞６１に基づいて、モールドＭと基板Ｗとの相対位置を求めることができる。

ここで、モールドＭは、例えば石英など、紫外線７を透過する材料で作製され、基板上に供給されるインプリント材に対して屈折率の差が小さい。そのため、モールドＭとインプリント材とが接触し、凹部として形成されたモールドＭのマーク４にインプリント材が充填されると、撮像部６によってモールドＭのマーク４を検出することが困難になる。そこで、モールドＭのマーク４（精検マーク４１、粗検マーク４２）は、蒸着等により形成された金属膜を有し、モールドＭとインプリント材とが接触した状態であっても撮像部６で検出することができるように構成されている。

また、撮像部６で得られる画像６０では、モールドＭのマーク４と基板Ｗのマーク５とで信号強度が互いに近いことが、安定したマーク計測を行う上で好ましい。そのため、モールドＭのマーク４では、撮像部６で得られた画像における信号強度が基板Ｗのマーク５の信号強度に近づくように、マークの大きさ（寸法）や金属膜の厚さが調整されうる。

重ね合わせ検査
インプリント装置１００では、ダイバイダイアライメント方式を採用しているため、基板Ｗに既に形成されているパターンと、基板上のインプリント材に形成されたパターンとの重ね合わせ精度が、ショット領域ごとに異なることがある。そのため、インプリント装置１００では、そのような重ね合わせ精度の検査結果を以降のインプリント処理に速やかに反映させることができるように、当該重ね合わせ精度を装置内で検査することが望まれる。また、このとき、位置合わせ処理と重ね合わせ検査とにおいて、撮像部６の倍率などの撮像条件を同様にして基板Ｗを撮像することが好ましい。

例えば、重ね合わせ検査は、図７（ｄ）に示すように、基板Ｗのマークと基板上のインプリント材に形成（転写）されたマークとを撮像部６により撮像して得られた画像７０に基づいて行われる。図７（ｄ）に示す画像７０において、粗検マーク４２’は、モールドＭの粗検マーク４２を基板上のインプリント材に転写することにより該インプリント材に形成されたマークを示している。また、モアレ縞６１’は、モールドＭの精検マーク４１が基板Ｗの精検マーク５１上のインプリント材に転写されることによって形成されたモアレ縞を示している。

重ね合わせ検査において撮像部６で得られた画像７０では、インプリント材に形成された粗検マーク４２’の信号強度が、基板Ｗの粗検マーク５２の信号強度と比べて非常に小さくなる。特に前述したように、インプリント処理時に信号強度が合うようにマークの大きさなどを調整している場合、粗検マークの材料が変わるため顕著に差異が出る。したがって、重ね合わせ検査では、精検マークの位置を特定するために用いるべき粗検マーク群を、位置合わせ処理と同様の条件下で選択してしまうと、当該粗検マーク群を見つけることができなかったり、粗検マークを誤検出してしまったりしうる。

そこで、本実施形態の制御部１０は、撮像部６で得られた画像において精検マークの位置を特定するために用いるべき粗検マーク群を、位置合わせ処理と重ね合わせ検査とで変更する（異ならせる）。具体的には、位置合わせ処理では、撮像部６で得られた画像において、第１位置関係で配置された粗検マーク群を選択し、その選択された粗検マーク群の位置に基づいて、精検マークの位置を特定する。一方、重ね合わせ検査では、第１位置関係とは異なる第２位置関係で配置された粗検マーク群を選択し、その選択された粗検マーク群の位置に基づいて、精検マークの位置を特定する。以下に、本実施形態の詳細について説明する。

［実施例１］
本実施形態の実施例１について説明する。図８は、本実施形態の実施例１における、モールドＭのマーク４および基板Ｗのマーク５の構成例を示す図である。図８（ａ）は、モールドＭのマーク４の構成例を示し、図８（ｂ）は、基板Ｗのマーク５の構成例を示している。また、図９は、撮像部６で得られる画像を示す図である。図９（ａ）は、位置合わせ処理において撮像部６で得られた画像６０を示し、図９（ｂ）は、重ね合わせ検査において撮像部６で得られた画像７０を示している。ここで、「撮像部６で得られる画像」とは、撮像部６の視野、即ち、撮像素子の２５の撮像可能領域（観察可能領域）のことをいう。

まず、実施例１に係る位置合わせ処理について、図１０（ａ）を参照しながら説明する。図１０（ａ）は、位置合わせ処理を示すフローチャートである。Ｓ１１では、制御部１０は、図９（ａ）に示すように、撮像部６で得られた画像６０のうち、精検マークの位置の特定に用いる粗検マーク群の探索範囲を、第１範囲Ｒ_１に設定する。探索範囲とは、画像において粗検マーク群の探索処理を行う範囲（計測範囲ともいう）である。Ｓ１２では、制御部１０は、第１範囲Ｒ_１に設定された探索範囲内から、第１位置関係で配置された粗検マーク群を選択（探索）する。第１位置関係の情報は、インプリント装置１００に設けられたユーザインターフェースを介してユーザによって事前に設定され、本実施形態では、Ｙ方向に配列された２個の粗検マークの位置関係が第１位置関係として設定される。図９（ａ）に示す例では、モールドＭの粗検マーク４２と基板Ｗの粗検マーク５２ａとが、第１位置関係で配置された粗検マーク群として選択される。Ｓ１３では、制御部１０は、選択した粗検マーク群に基づいてモールドＭと基板Ｗとの位置合わせを行う。Ｓ１４では、制御部１０は、選択した粗検マーク群に基づいて精検マークの位置を特定する。Ｓ１５では、制御部１０は、精検マークにおけるモアレ縞６１に基づいて、モールドＭと基板Ｗとの位置合わせを行う。

次に、実施例１に係る重ね合わせ検査について、図１０（ｂ）を参照しながら説明する。図１０（ｂ）は、重ね合わせ検査を示すフローチャートである。Ｓ２１では、制御部１０は、図９（ｂ）に示すように、撮像部６で得られた画像７０のうち、精検マークの位置の特定に用いる粗検マーク群の探索範囲を、第２範囲Ｒ_２に設定する。第２範囲Ｒ_２は、探索範囲に含まれる粗検マークの数が位置合わせ処理より多くなるように、第１範囲Ｒ_１より広い範囲に設定される。

Ｓ２２では、制御部１０は、第２範囲Ｒ_２に設定された探索範囲内から、第２位置関係で配置された粗検マーク群を選択（探索する）。重ね合わせ検査で用いられる画像７０は、インプリント材に形成された粗検マーク４２’を含み、この粗検マーク４２’は、画像７０における信号強度が非常に小さい。そのため、精検マークの位置を特定するための粗検マーク群の一部として、インプリント材に形成された粗検マーク４２’を選択することは好ましくない。したがって、実施例１では、インプリント材に形成されたマーク４２’が選択されないように、基板Ｗの粗検マーク５２ａ～５２ｃの位置関係が第２位置関係としてユーザインターフェースを介してユーザにより事前に設定される。これにより、制御部１０は、画像７０において第２位置関係で配置された粗検マーク５２ａ～５２ｃを、精検マークを特定するための粗検マーク群として選択することができる。Ｓ２３では、制御部１０は、選択した粗検マーク群に基づいて精検マークの位置を特定する。Ｓ２４では、制御部１０は、精検マークにおけるモアレ縞６１’に基づいて、モールドＭと基板Ｗとの重ね合わせ誤差を求める（算出する）。

ここで、第２位置関係は、位置合わせ処理で選択される粗検マーク群と、重ね合わせ検査で選択される粗検マーク群とが、少なくとも１つの基板Ｗの粗検マークを共通に含むように設定されるとよい。これにより、位置合わせ処理時において粗検マーク群の位置から精検マークの位置を特定する際に用いた情報を、重ね合わせ検査時に参照する（用いる）ことができる。つまり、精検マークの位置を特定する精度を、位置合わせ処理と重ね合わせ検査とで近づける（合わせる）ことができる。図９（ｂ）に示す例では、位置合わせ処理と重ね合わせ検査とにおいて、基板Ｗの粗検マーク５２ａが共通に選択されうる。

また、第１範囲Ｒ１で計測する際、粗検マークとしてマーク４２と５２ａとの位置関係を持ったパターンを探索する。このため、第２範囲Ｒ２で使用するマーク５２ｂと５２ｃとの位置関係が、上記マーク４２と５２との位置関係でない方がよい。第２範囲Ｒ２で使用するマークの個数を変えてもよい。

上述したように、位置合わせ処理では、撮像部６で得られた画像６０において、第１位置関係で配置された粗検マーク群に基づいて精検マークの位置を特定する。一方、重ね合わせ処理では、撮像部６で得られた画像７０において、第１位置関係とは異なる第２位置関係で配置された粗検マーク群に基づいて精検マークの位置を特定する。これにより、位置合わせ処理と重ね合わせ検査において、同じ撮像条件で撮像部６による撮像を行うことができる。また、重ね合わせ検査において、インプリント材に形成された粗検マークが、精検マークの位置を特定するために用いる粗検マーク群の一部として選択されることを回避し、精度よく重ね合わせ検査を行うことができる。

［実施例２］
本実施形態の実施例２について説明する。実施例２では、重ね合わせ検査において、精検マークの位置の特定に用いられる粗検マーク群が、基板Ｗに既に形成されているパターンの一部を含む。これにより、重ね合わせ検査のみで用いられる粗検マークを基板Ｗに新たに設けなくても、精検マークの位置を精度よく特定することができる。

図１１は、本実施形態の実施例２における、モールドＭのマーク４および基板Ｗのマーク５の構成例を示す図である。図１１（ａ）は、モールドＭのマーク４の構成例を示し、図１１（ｂ）は、基板Ｗのマーク５の構成例を示している。図１１（ｂ）には、マーク５に加えて、基板Ｗに既に形成されているパターンの一部５３が示されている。また、図１２は、撮像部６で得られる画像を示す図である。図１２（ａ）は、位置合わせ処理において撮像部６で得られた画像６０を示し、図１２（ｂ）は、重ね合わせ検査において撮像部６で得られた画像７０を示している。

実施例２に係る位置合わせ処理は、実施例１と同様に、図１０（ａ）に示すフローチャートに従って行われる。具体的には、制御部１０は、図１２（ａ）に示すように、第１範囲Ｒ_１に設定された探索範囲内から、第１位置関係で配置された粗検マーク群（モールドＭの粗検マーク４２、基板Ｗの粗検マーク５２）を選択する。そして、選択された粗検マーク群の位置に基づいて精検マークの位置を特定し、精検マークによるモアレ縞６１に基づいてモールドＭと基板Ｗとの位置合わせを行う。

実施例２に係る重ね合わせ検査も、実施例１と同様に、図１０（ｂ）に示すフローチャートに従って行われる。具体的には、制御部１０は、図１２（ｂ）に示すように、第２範囲Ｒ_２に設定された探索範囲内から、第２位置関係で配置された粗検マーク群を選択する。ただし、実施例２では、第２位置関係は、基板Ｗに既に形成されたパターンの一部５３を、精検マークの位置を特定するための粗検マーク群の一部として用いるように設定されうる。そして、選択された粗検マーク群（モールドＭの粗検マーク４２、基板Ｗのパターンの一部５３）の位置に基づいて精検マークの位置を特定し、精検マークにおけるモアレ縞６１’に基づいて、モールドＭと基板Ｗとの重ね合わせ誤差を求める。

このように、重ね合わせ検査において、精検マークの位置の特定に用いられる粗検マーク群の一部として、基板に既に形成されたパターンの一部を用いても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態のインプリント装置について説明する。第２実施形態のインプリント装置は、第１実施形態のインプリント装置１００と同様の構成を有する。第２実施形態のインプリント装置は、基板上に設けられた第１マークとモールドＭのマークとを撮像部６で撮像して得られた第１画像に基づいて位置合わせ処理を行う。また、第１マークとは異なる基板上の位置に設けられた第２マークをモールドＭを介さずに撮像部６で撮像して得られた第２画像に基づいて重ね合わせ検査を行う。

図１３（ａ）は、モールドＭの互いに異なる位置に設けられた第１マーク４ａおよび第２マーク４ｂを示す図であり、図１３（ｂ）は、基板Ｗの互いに異なる位置に設けられた第１マーク５ａおよび第２マーク５ｂを示す図である。また、図１４（ａ）は、位置合わせ時において、モールドＭのマーク（図１３（ａ））と基板Ｗのマーク（図１３（ｂ））とを重ね合わせて撮像部６で撮像することにより得られた画像６０を示す図である。図１４（ａ）における左側の画像６０ａは、モールドＭの第１マーク４ａと基板Ｗの第１マーク５ａとを重ねて撮像することにより得られる画像である。また、右側の画像６０ｂは、モールドＭの第２マーク４ｂと基板Ｗの第２マーク５ｂとを重ねて撮像することにより得られる画像である。図１４（ｂ）は、重ね合わせ検査において、モールドＭを介さずに、基板Ｗのマーク（図１３（ａ））と基板上のインプリント材に形成（転写）されたマークとを撮像部６で撮像することにより得られた画像を示す図である。図１４（ｂ）の左側の画像７０ａは、基板Ｗの第１マーク５ａを撮像して得られる画像であり、右側の画像７０ｂは、基板Ｗの第２マーク５ｂを撮像して得られる画像である。

位置合わせ処理では、モールドＭの第１マーク４ａと基板Ｗの第１マーク５ａとを重ねて撮像部６で撮像することにより得られた画像６０ａ（第１画像）に基づいて行われる。モールドＭの第１マーク４ａは、図１３（ａ）に示すように、精検マーク４１（回折格子）と粗検マーク４２とを含むように構成される。また、基板Ｗの第１マーク５ａは、図１３（ｂ）に示すように、精検マーク５１（回折格子）と粗検マーク５２とを含むように構成される。したがって、モールドＭの第１マーク４ａと基板Ｗの第１マーク５ａとを重ねて撮像部６に撮像させると、図１４（ａ）の左側の画像６０ａ（第１画像）が得られる。制御部１０は、第１画像６０ａ内における粗検マーク群（４２、５２）の位置に基づいて、精検マークの位置（周期）を特定し、精検マークにより生成されたモアレ縞６１に基づいて、モールドＭと基板Ｗとの相対位置を求めることができる。

一方、重ね合わせ検査では、図１４（ｂ）の左側の画像７０ａに示すように、基板上のインプリント材に転写された粗検マーク４２’の信号強度は、基板Ｗの粗検マーク５２の信号強度と比べて非常に小さくなる。そのため、本実施形態の重ね合わせ検査では、図１４（ｂ）の右側の画像（基板Ｗの第２マーク５ｂを撮像することで得られた画像７０ｂ（第２画像））に基づいて行われる。基板Ｗの第２マーク５ｂは、第２画像７０ｂのマーク構成が第１画像６０ａのマーク構成と同じになるように構成されている。具体的には、モールドＭの第２マーク４ｂは、図１３（ａ）に示すように、粗検マークを含まずに、精検マーク４１のみを含むように構成される。また、基板Ｗの第２マーク５ｂは、モールドＭの第２マーク４ｂにおける粗検マークを補填するように、複数の粗検マーク５２を含むように構成される。

このような構成により、位置合わせ処理において用いられる第１画像６０ａと、重ね合わせ検査に用いられる第２画像７０ｂとにおいて、同じマーク構成で同様の信号強度を得ることができる。そのため、位置合わせ処理と重ね合わせ処理とを、撮像部６の撮像条件および粗検マークの探索条件を変更せずに行うことができる。

＜第３実施形態＞
本発明に係る第３実施形態のインプリント装置について説明する。第３実施形態のインプリント装置は、第１実施形態のインプリント装置１００と同様の構成を有する。第３実施形態のインプリント装置は、基板上に設けられた第１マークとモールドＭのマークとを撮像部６で撮像して得られた第１画像に基づいて位置合わせ処理を行う。

この際、基板側の製造誤差により第１マークの大きさがばらついたり、基板上に構成した多層膜の関係により第１マークからの信号強度が変化したりすることがある。特に、粗検マークは、基板上に設けられたマークとモールドＭのマーク間で、構造や材料が異なっているので、信号強度差が変化することがある。変化が許容範囲内であれば、そのまま計測することができる。しかし、計測可能レンジを超える信号強度変化が発生した場合には、粗検マークを計測できなくなってしまい、アライメント計測を行うことができなくなる恐れがある。

このような問題に対して、上述の実施形態で説明したマーク構成により、対応することができる。例えば、図９で説明したマーク構成の場合について説明する。図９（ａ）に示すように、通常インプリント時のマーク検出は、精検マーク６１とモールドＭの粗検マーク４２、基板Ｗの粗検マーク５２ａでアライメント計測を行う。上述したように、アライメント計測では、得られた画像６０から探索処理を早く行う必要があるため、検出範囲である第１範囲Ｒ_１をなるべく小さくしている。この際、粗検マーク５２ａに不具合があり検出できない場合は、アライメント計測を行うことができない。

そこで、粗検マーク５２ａに不具合が生じた場合には、アライメント計測時に基板Ｗの粗検マーク５２ｂと５２ｃを用いる。粗検マーク５２ａが使用できない場合、図９（ｂ）に示すように検出範囲を第２範囲Ｒ_２に設定する。このように検出範囲を広げて、粗検マーク５２ｂと５２ｃを検出範囲に含める。粗検マーク５２ｂ（５２ｃ）と粗検マーク４２との相対位置を求めることで、モールドＭと基板Ｗとの位置合わせを行う。これにより、粗検マーク５２ａに不具合があった場合でも、アライメント計測を行うことができる。

また、粗検マーク５２ａの信号強度が粗検マーク４２や精検マーク６１と大きく異なる場合、調光をかけても精検マーク６１とモールドＭの粗検マーク４２、基板Ｗの粗検マーク５２ａ間で適した信号強度を得られない場合がある。

そこで、図１５に示すように、例えば基板Ｗの粗検マーク５２ｄを粗検マーク５２ａより小さくしたり、基板Ｗの粗検マーク５２ｅを粗検マーク５２ａより大きくしたりすることができる。図１５は、インプリント時のマーク検出時の状態を示している。図１５に示すように、様々な大きさの基板Ｗの粗検マークを形成することで、粗検マーク５２ａがアライメント計測に適さない場合、適当な粗検マーク（５２ｄまたは５２ｅ）を選択することで信号強度を調整することができる。図１５に示すように、第１マークとは異なる基板上の位置に設けられた第２マークの形状を変えることによって、基板Ｗの粗検マークからの光の強度（信号強度）を調整することができる。

追加するマーク（第２マーク）は、基板Ｗの粗検マークとは限らず、モールドＭの粗検マークであってもよい。その場合は、基板Ｗの粗検マーク５２ａと近しい信号強度を持つモールドＭの粗検マークを選択する。さらに、基板ＷとモールドＭの粗検マークをいくつかずつ構成しておき、最も適切な信号強度が得られる組み合わせを選択してもよい。信号強度の調整は、マークの大きさだけではなく、セグメントの度合や形状などで行ってもよい。

さらに、第２実施形態に示したように、基板上に形成されたパターンの一部でも、事前にパターンを取得し、信号強度比を計測しておくことで、同様の計測を行うことができる。

このような構成により、位置合わせ処理において基板Ｗの粗検マーク５２ａに不具合があった場合にも、エラーで停止することなくアライメント計測を続けることができる。例えば、実デバイス製造時など大量の基板に対してアライメント計測を行う場合のエラー回避となりうる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に供給（塗布）されたインプリント材に上記のインプリント装置（インプリント方法）を用いてパターンを形成する工程と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

インプリント装置を用いて成形した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図１６（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウェハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図１６（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図１６（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚと型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型４ｚを通して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１６（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凸部が硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図１６（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図１６（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

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ないことはいうまでもなく、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。

１：インプリントヘッド、２：基板ステージ、４：モールドＭのマーク、５：基板Ｗのマーク、６：撮像部（スコープ）、１０：制御部

Claims (13)

1. 原版を用いて基板上のインプリント材にパターン形成を行うインプリント装置であって、
   前記基板を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で得られた画像内の精検マークおよび粗検マークに基づいて、前記パターン形成時における前記原版と前記基板との位置合わせ処理、および、前記インプリント材に形成されたパターンと前記基板との重ね合わせ検査を行う処理部と、
   を含み、
   前記処理部は、前記撮像部で得られた画像において精検マークの位置を特定するために用いるべき粗検マーク群を、前記位置合わせ処理と前記重ね合わせ検査とで変更するものであり、
   前記粗検マーク群は、前記原版に設けられた１以上の粗検マークおよび前記基板に設けられた複数の粗検マークの中から選択され、
   前記位置合わせ処理で用いられる前記粗検マーク群としての第１粗検マーク群は、前記原版における前記１以上の粗検マークと前記基板における前記複数の粗検マークの少なくとも１つとから成り、
   前記重ね合わせ検査で用いられる前記粗検マーク群としての第２粗検マーク群は、前記基板における前記複数の粗検マークの少なくとも２つから成る、ことを特徴とするインプリント装置。
2. 原版を用いて基板上のインプリント材にパターン形成を行うインプリント装置であって、
   前記基板を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で得られた画像内の精検マークおよび粗検マークに基づいて、前記パターン形成時における前記原版と前記基板との位置合わせ処理、および、前記インプリント材に形成されたパターンと前記基板との重ね合わせ検査を行う処理部と、
   を含み、
   前記処理部は、
   前記撮像部で得られた画像において精検マークの位置を特定するために用いるべき粗検マーク群を、前記位置合わせ処理と前記重ね合わせ検査とで変更するものであり、
   前記撮像部で得られた画像のうち、前記精検マークの位置の特定に用いる粗検マーク群の探索範囲を、前記位置合わせ処理より前記重ね合わせ検査の方が広くなるように設定する、ことを特徴とするインプリント装置。
3. 前記撮像部は、前記位置合わせ処理と前記重ね合わせ検査とにおいて、同じ倍率で前記基板を撮像する、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。
4. 前記処理部は、
   前記位置合わせ処理では、前記撮像部で得られた画像において、第１位置関係で配置された粗検マーク群の位置に基づいて前記精検マークの位置を特定し、
   前記重ね合わせ検査では、前記撮像部で得られた画像において、前記第１位置関係とは異なる第２位置関係で配置された粗検マーク群の位置に基づいて前記精検マークの位置を特定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記位置合わせ処理では、
   前記撮像部は、前記原版を介して前記基板を撮像し、
   前記第１位置関係で配置された粗検マーク群は、前記原版に設けられた粗検マークと前記基板に設けられた粗検マークとから成る、ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
6. 前記重ね合わせ検査では、
   前記撮像部は、前記原版を介さずに前記基板を撮像し、
   前記第２位置関係で配置された粗検マーク群は、前記基板に設けられた粗検マークから成る、ことを特徴とする請求項４又は５に記載のインプリント装置。
7. 前記第２位置関係で配置された粗検マーク群は、前記基板に既に形成されているパターンの一部を含む、ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記位置合わせ処理において前記精検マークの位置の特定に用いる粗検マーク群と、前記重ね合わせ処理において前記精検マークの位置の特定に用いる粗検マーク群とは、前記基板に設けられた共通の粗検マークを少なくとも１つ含む、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記処理部は、
   前記位置合わせ処理を、前記撮像部により前記第１粗検マーク群を撮像して得られた第１画像に基づいて行い、
   前記重ね合わせ検査を、前記原版を介さずに前記撮像部により前記第２粗検マーク群を撮像して得られた第２画像に基づいて行い、
   前記第１粗検マーク群および前記第２粗検マーク群は、前記第１画像における前記第１粗検マーク群のマーク構成と前記第２画像における前記第２粗検マーク群のマーク構成とが同じになるように、互いに異なる位置に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
10. 前記第２粗検マーク群は、前記パターン形成によって前記原版の前記１以上の粗検マークを転写することによって前記基板上の前記インプリント材に形成されたマークを含まない、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
11. 前記第２粗検マーク群は、前記基板に設けられた前記複数の粗検マークのうち前記位置合わせ処理で用いられなかった少なくとも１つの粗検マークを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
12. 前記処理部は、
    前記位置合わせ処理では、前記撮像部で得られた画像において第１位置関係で配置された粗検マーク群を前記第１粗検マーク群として選択し、
    前記重ね合わせ検査では、前記撮像部で得られた画像において前記第１位置関係とは異なる第２位置関係で配置された粗検マーク群を前記第２粗検マーク群として選択する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて基板上にパターンを形成する工程と、
    パターンが形成された前記基板を加工する工程と、を含み、
    加工された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。

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