JPWO2016092697A1 - インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、基板の表面状態が変化しても、精度良く基板の表面状態を検出することができるインプリント装置を提供することを目的とする。本発明のインプリント装置は、基板上のインプリント材と型を接触させ、前記基板上に前記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であって、前記基板に光を照射し、前記基板からの反射光を光学的に検出することにより前記基板上の前記インプリント材の状態を検出し、インプリント工程中に検出条件を切替える検出部を、有することを特徴とする。

Description

本発明は、基板上のインプリント材の状態を検出するインプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法に関する。

インプリント技術は、型に形成されたパターンを基板上に供給されたインプリント材に転写する技術であり、半導体デバイスや磁気記憶媒体を製造する技術のひとつとして提案されている。インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材（例えば光硬化樹脂）とパターンが形成された型とを接触させ、接触させた状態でインプリント材を硬化させる。硬化したインプリント材と型との間隔を広げて、インプリント材から型を離すことで基板上のインプリント材にパターンを形成（転写）することができる。

インプリント技術において、型とインプリント材（または基板）が接触するときの接触状態が形成したパターンの良否に影響を与えることが分かっている。特許文献１には、型とインプリント材との接触時に、基板上に供給されたインプリント材の液滴の広がりを見ることにより型と基板の接触状態を把握する方法が提案されている。

特表２００６−５１４４２８号公報

インプリント装置で基板上にパターンを形成する際には、基板にインプリント材が供給された状態、型をインプリント材に押しつけた状態、インプリント材のパターンが形成された状態などのように、パターン形成の過程に応じてインプリント材の状態が変化する。そのうえ、既にパターンが形成された基板と、パターンが形成されていない基板とを比較すると、新たなパターン形成の過程において、インプリント材の状態の変化の仕方が異なる。このため、特許文献１の接触状態を把握する方法において、インプリント材の状態を検出する条件が一定だと、パターン形成の過程でインプリント材の状態が変化した際に検出条件が合わなくなり、正しくインプリント材の状態を把握できない場合がある。

本発明のインプリント装置は、基板上のインプリント材と型を接触させ、前記基板上に前記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であって、前記基板に光を照射し、前記基板からの反射光を光学的に検出することにより前記基板上の前記インプリント材の状態を検出し、インプリント工程中に検出条件を切替える検出部を、有することを特徴とする。

基板上のインプリント材の状態が変化しても、精度良くインプリント材の状態を検出する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を示した図である。 インプリント処理のフローチャートを示した図である。 型と基板の断面と、検出器で検出される干渉縞を示した図である。 第１実施形態の検出部を示した図である。 基板と下地層からの反射光による干渉を示した図である。 光学膜厚と反射率の関係を示した図である。 照明光の偏光の違いによる反射光の違いを示した図である。 基板を暗視野照明した場合の散乱光と、検出画像を示した図である。 暗視野照明を用いた場合の検出部を示した図である。 インプリント処理の工程毎における基板表面の状態を示した図である。 第２実施形態のインプリント処理のフローチャートを示した図である。 第２実施形態の検出モードを示した図である。 押印工程における基板と型の断面と、検出される干渉縞を示した図である。 離型工程における基板と型の断面と、検出される干渉縞を示した図である。 第３実施形態の検出モード編集画面を説明する図である。 第３実施形態のレシピ編集画面を説明する図である。 第３実施形態のカメラモニタを説明する図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、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。

（第１実施形態）
（インプリント装置について）
図１に第１実施形態のインプリント装置ＩＭＰを示す。本実施形態のインプリント装置ＩＭＰは、基板Ｗを保持する基板保持部１と、基板保持部１を支持して移動させる基板ステージ２（基板駆動部）を備える。また、インプリント装置ＩＭＰには、パターンＰが形成された型Ｍを保持する型保持部３と、型保持部３を支持して移動させる型ステージ４（型駆動部）と、基板Ｗ上にインプリント材Ｒを供給する供給部１１（ディスペンサ）を備える。ただし、インプリント装置ＩＭＰにインプリント材Ｒが供給された基板Ｗを搬入して、インプリント処理を行う場合には、供給部１１はインプリント装置ＩＭＰに備えていなくても良い。また、インプリント装置ＩＭＰは、インプリント処理を制御する制御部ＣＮＴと、インプリント装置ＩＭＰの操作画面を生成するコンソール部ＣＯＮＳと、操作画面を表示する表示装置１２（出力部）と、キーボードやマウスなどの入力デバイス１３を備える。制御部ＣＮＴには演算部ＣＡＬを含む。

第１実施形態のインプリント装置ＩＭＰは、光を照射することでインプリント材Ｒを硬化させる光硬化法を適用した装置について説明する。そのため、インプリント材Ｒは光（紫外線）が照射されることで硬化する光硬化樹脂（紫外線硬化樹脂）を用いる。インプリント装置ＩＭＰには、光（紫外線９）を照射する光源８を備える。

さらに、インプリント装置ＩＭＰは、マーク検出部５（アライメントスコープ）を備える。マーク検出部５は、基板Ｗ上のショット領域に形成されたアライメントマーク（基板側マーク６）と、型Ｍに形成されたアライメントマーク（型側マーク７）を検出する。

さらに、インプリント装置ＩＭＰには、インプリント材Ｒを硬化させる光と異なる波長の光（例えば可視光）を用いて、ショット領域及びパターンＰからの光（検出光）の少なくとも一方を検出する検出部Ｓを備える。また、インプリント装置ＩＭＰには、光源８からの光と検出部Ｓに入射する光を分けるための光学素子１０を備える。図１に示すインプリント装置ＩＭＰでは、光学素子１０として、光源８から照射される紫外線９を反射し、検出光を透過する特性を有する、ダイクロイックミラーを用いる。

（インプリント処理について）
次に、インプリント装置ＩＭＰで行われるインプリント処理について説明する。図２はインプリント装置ＩＭＰで行われるインプリント処理のフローチャートである。

インプリント装置ＩＭＰに搬入された基板Ｗは基板保持部１に保持される。基板Ｗ上にインプリント材Ｒを供給（塗布）するために、基板ステージ２が移動して基板Ｗを供給部１１の下に配置する。供給部１１からインプリント材Ｒを吐出することで基板Ｗ上にインプリント材Ｒを供給する（Ｓ０１：塗布工程）。

基板Ｗ上に供給されたインプリント材Ｒと型Ｍを接触（押印）させるために、基板ステージ２が移動して基板Ｗを型Ｍの下に配置する。基板Ｗと型Ｍとの間隔を狭めて、インプリント材Ｒと型Ｍを接触させることによって、型ＭのパターンＰにインプリント材Ｒを充填する（Ｓ０２：押印工程）。

型Ｍには、パターンＰが形成されている面とは反対側の面に、パターンＰの領域よりも大きな領域に凹部を有する。型保持部３の中心には、光源８からの紫外線９が通過する部分が設けられており、型Ｍと不図示のシールガラスによって密閉空間（キャビティ部）が設けられている。この密閉空間には不図示の圧力制御部が接続されており、押印工程では、密閉空間の圧力を制御できる。圧力制御部は、密閉空間の圧力を上げて型Ｍを基板Ｗに対して凸形状に変形させることができる。型Ｍとインプリント材Ｒが接触した後、圧力制御部は密閉空間の圧力を下げて、型ＭのパターンＰとインプリント材Ｒが接触するようにする。インプリント装置ＩＭＰは、型Ｍを凸形状に変形させた状態で、型Ｍとインプリント材Ｒを接触させることにより、基板Ｗと型Ｍとの間に気泡が挟まれることを抑制する。

制御部ＣＮＴの演算部ＣＡＬは、マーク検出部５が検出した基板側マーク６と型側マーク７の検出結果から基板Ｗと型Ｍの相対的な位置ずれを求める。制御部ＣＮＴは、求めた相対的な位置ずれの結果に基づいて、位置ずれが低減するように基板ステージ２や型ステージ４を制御し、基板Ｗと型Ｍの位置合わせを行う。相対的な位置ずれには、シフト成分や倍率、回転成分などが含まれる。さらに、インプリント装置ＩＭＰは、基板Ｗ上に形成されているショット領域に合わせて、型ＭのパターンＰ（パターン領域）の形状を補正することができる（Ｓ０３：アライメント工程）。アライメント工程の開始は、押印工程の前でも押印工程の途中でも良い。

基板Ｗと型Ｍを位置合わせした後、光源８から紫外線９をインプリント材Ｒに照射することで、インプリント材Ｒを硬化させる（Ｓ０４：硬化工程）。

そして、硬化したインプリント材Ｒから型Ｍを引き離すことによって、基板Ｗ上のインプリント材にパターンが形成される（Ｓ０５：離型工程）。これら一連のインプリント処理を繰り返すことによって基板Ｗ上の複数のショット領域にパターンを形成することができる。

（接触状態の検出について）
第１実施形態のインプリント装置ＩＭＰは、インプリント処理を行う際に、検出部Ｓによって基板Ｗからの光を検出することで、インプリント材Ｒの状態を観察することができる。ここではインプリント材の状態を検出することで、型Ｍとインプリント材Ｒの接触状態を観察する。以下、検出部Ｓが基板Ｗからの反射光を検出する方法について説明する。

検出部Ｓは、基板Ｗを照明するための光を照射する。基板Ｗを照明した光は、基板Ｗの表面および型Ｍのパターン面で反射し、基板Ｗからの反射光と型Ｍからの反射光が検出光として検出部Ｓで検出される。前述のように押印工程の時に、型Ｍは凸形状になっているため、型Ｍとインプリント材Ｒとが接触した部分から、型Ｍと基板Ｗとの間隔が連続的に変化する。そのため、検出部Ｓでは干渉縞（いわゆるニュートンリング）が検出される。

図３に、押印工程の時の型Ｍと基板Ｗの断面と、押印工程の時に検出部Ｓで検出される干渉縞を示す。この干渉縞の検出結果から、制御部ＣＮＴはインプリント材の状態の良否を判定することができる。また、型Ｍとインプリント材Ｒの接触状態を観察することで、型Ｍとインプリント材Ｒが接触するときの、型Ｍと基板Ｗの姿勢を検出することができる。第１実施形態の検出部Ｓは、高い光学性能の光学系を必要とせず、干渉縞を検出できる光学系を備えていれば良い。また、検出部Ｓでは、接触時に限らず、型Ｍと基板Ｗの間隔を広げる離型工程の時においても、接触工程の時と同様に干渉縞を検出することができる。そのため、離型時における型Ｍとインプリント材Ｒの接触状態を観察することで、離型する時の型Ｍと基板Ｗの姿勢を検出することができる。

図４に、第１実施形態の検出部Ｓを示す。図４では、型保持部３、型ステージ４、光学素子１０などが省略されている。検出部Ｓは、型Ｍと基板Ｗを照明する照明部３１を備える。照明部３１は照明用の光源３２を有し、光源３２から照明光が照射される。光源３２からの照明光はビームスプリッタ３３で反射、レンズ３４を透過して基板Ｗ上を照明する。ビームスプリッタ３３は、例えばハーフミラーであり、図４に示すようなキューブ型ビームスプリッタでもよいし、プレート型のビームスプリッタでもよい。照明部３１からの照明光は基板Ｗで反射し、検出光としてレンズ３４とビームスプリッタ３３を透過して、レンズ３６で撮像素子３５（撮像部）の受光面に結像される。撮像素子３５の受光面は、レンズ３４およびレンズ３６によって、インプリント材Ｒに接触した型ＭのパターンＰ及び基板Ｗの表面に対して光学的に共役になるように構成されている。また、撮像素子３５の受光面は、ショット領域の全面もしくはその一部が観察できるように構成されている。撮像素子３５で検出された画像に基づいて、基板Ｗや、基板Ｗ上のインプリント材Ｒと型Ｍの接触状態を観察できる。

照明部３１は更に波長切替機構３７、偏光切替機構３８、照明方式切替機構３９と開口絞り４０を有する。開口絞り４０はレンズ３６の瞳面に配置されており、波長切替機構３７、偏光切替機構３８および照明方式切替機構３９は、光源３２とビームスプリッタ３３の間に配置されており、それぞれレンズ３６の瞳面と共役な面もしくはその近傍に配置されている。波長切替機構３７、偏光切替機構３８および照明方式切替機構３９によって、検出部Ｓの検出条件を切り替えることができ、撮像素子３５で検出される画像を調整することができる。以下、これら切替機構の効果について、それぞれ説明する。

（検出部の波長切替機構について）
第１実施形態の照明用の光源３２は例えばハロゲンランプやキセノンランプ、メタルハライドランプなどの放射ランプであり、波長帯域の広い光を放射する。検出部Ｓは、型Ｍとインプリント材Ｒとの接触状態を観察するために、型Ｍと基板Ｗの反射光により形成される干渉縞を検出している。型Ｍと基板Ｗとの間隔をｄ、照明光の波長をλとしたとき、２ｄ＝ｍλ（ｍは自然数）のときに型Ｍと基板Ｗの反射光が強め合って明リングが観察され、２ｄ＝（ｍ＋１／２）λのときには型Ｍと基板Ｗの反射光が打ち消し合って暗リングが観察される。型Ｍと基板Ｗを波長帯域の広い白色光で照明すると、観察される干渉縞のピッチが波長毎に少しずつずれて重なるため、干渉縞のコントラストが低下する。そのため、照明光の波長帯域は狭いことが望ましい。

図５に、下地層Ｂが形成されている基板Ｗを示す。基板Ｗには、半導体デバイスを製造するために複数の下地層Ｂが形成されていることがある。図５では、基板Ｗに単層の下地層Ｂが形成されている場合を考える。型Ｍと基板Ｗからの反射光により形成される干渉縞のときと同様に、図５（Ａ）のように基板Ｗからの反射光と、下地層Ｂの表面からの反射光の干渉を考えることができる。下地層Ｂの屈折率をｎ、厚みをｔとすると、２ｎｔ＝ｍλのときに基板Ｗからの反射光と下地層Ｂの表面からの反射光とが強め合うため、基板Ｗ全体の反射率は高くなる。一方で、２ｎｔ＝（ｍ＋１／２）λのときには、基板Ｗからの反射光と下地層Ｂ表面からの反射光とが打ち消し合うため、基板Ｗ全体の反射率は低くなる。

従って、図６に示すように基板Ｗ全体の反射率は、下地層Ｂの光学膜厚ｎｔによって、変化する。実際の下地層Ｂには多数の層が積層されており、各層で干渉を考えてもよい。多数の層が積層されている下地層Ｂに対しては、照明光の波長によって干渉する層が異なり、基板Ｗ全体の反射率が変化することになる。基板Ｗ全体の反射率が低くなると、干渉縞のコントラストが低下してしまうため、基板Ｗ全体の反射率が高くなる波長を選択することが望ましい。

また、型Ｍとインプリント材Ｒの接触前（押印工程前）は基板Ｗ上にインプリント材Ｒが広がっていないため、基板Ｗの反射率は、基板Ｗと下地層Ｂの干渉のみを考えればよい。しかし、型Ｍとインプリント材Ｒの離型後は基板Ｗ上にインプリント材Ｒが広がっているため、接触前の干渉状態を示す図５（Ａ）と、離型後の干渉状態を示す図５（Ｂ）のように、接触前と離型後では干渉状態が変化する。そのため、基板Ｗ全体の反射率が最大となる波長が変化するので、接触前と離型後でも照明光の波長を切替えられることが望ましい。検出部Ｓは、離型後に基板Ｗからの光を検出することで基板上に形成されたインプリント材Ｒのパターンの状態を観察することができる。例えば、基板Ｗ上に転写された凹凸パターンの欠陥の有無を検出し、パターン形成の良否判定を行うことができる。

第１実施形態の検出部Ｓは、照射条件として照明光の波長を選択するための波長切替機構３７を備える。波長切替機構３７はバンドパスフィルタもしくは長波長カットフィルタおよび短波長カットフィルタが不図示のターレットもしくはスライド機構に配置されており、照明光の光路上のフィルタを切り替えることによって、光源３２からの光の波長を選択できる。従って、第１実施形態の検出部Ｓは様々な下地が形成された基板Ｗに対して、最適な条件で検出光を検出できる。また、接触前と離型後においても最適な照射条件で検出光を検出できる。

第１実施形態では光源３２から広帯域の光を放射するランプである場合について説明したが、本発明は光源の種類によって限定されるものではない。光源は例えばＬＥＤなどの狭帯域の光を放射するものでもよい。波長切替機構３７で照明光の波長を選択する代わりに、発光中心波長の異なるＬＥＤを複数並べた光源から、発光させるＬＥＤを選択することによって照明光の波長を選択してもよい。

第１実施形態において、検出部Ｓの照明光は可視光の場合について説明したが、インプリント材Ｒを硬化させる光でなければ良く、例えば赤外光であってもよい。

（検出部の偏光切替機構について）
基板Ｗに形成された下地層Ｂにパターンが形成されている場合がある。例えば下地層Ｂに、一方向に伸びるラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンが形成されており、Ｌ／Ｓパターンのピッチが検出部Ｓから照射される照明光の波長よりも短いことがある。このように照明光の波長よりも小さい構造物をもつパターンの有効屈折率は、構造物の屈折率と構造物のピッチや線幅、深さ、さらには入射光の偏光方向によって変化する。

図７に照明光の波長よりも小さい構造物をもつパターンに偏光した光が入射したときの反射光を示す。図７（Ａ）はパターンのピッチの方向（Ｘ軸）と、照明光の電場ベクトルの振動方向（偏光方向）が平行な場合を示す。図７（Ｂ）はパターンのピッチの方向（Ｘ軸）と、照明光の偏光方向（Ｙ軸）が垂直な場合を示す。パターンのピッチの方向と照明光の偏光方向が平行である場合の方が、垂直である場合よりも反射率が高い。このようにＬ／Ｓパターンのピッチの方向と、照明光の偏光方向（偏光状態）により、基板Ｗ全体の反射率が変化する。

従って、型Ｍによる反射光と基板Ｗの反射光により形成される干渉縞をコントラストよく検出するためには、基板Ｗ全体の反射率が最大となる偏光方向の光を照明することが望ましい。図７では下地層Ｂに形成されたＬ／Ｓパターンのピッチの方向に応じて照明光の偏光方向を決めた。しかし、インプリント処理により下地層Ｂとは別のパターンが形成された後は、新たに形成されたパターンに応じて検出部Ｓからの照明光の偏光方向を切替えることが望ましい。

第１実施形態のインプリント装置には、照明光の偏光方向を切替えるための偏光切替機構３８を備える。第１実施形態の検出部Ｓの光源３２は、例えばハロゲンランプ等の放射ランプであり、ランダム偏光の光を照射する。偏光切替機構３８は、照明光の偏光方向を直線偏光に変換する複数の偏光子が、不図示のターレットまたはスライド機構に構成されている。照明光の光路上で偏光子を出し入れすることで、照明光の偏光方向を任意の方向の直線偏光に変換することができる。さらに、直線偏光に変換する偏光子が、照明光の光軸を中心に回転可能に回転機構に構成されていてもよい。また、照明光の光路上に配置された偏光子と光軸を中心に回転可能な１／２波長板から成る偏光方向変更ユニットを使用することができる。検出部Ｓの光源３２からのランダム偏光のまま照明したい場合には、照明光の光路上に偏光子が配置されないようにすればよい。基板に照射する光の偏光方向を切替えることにより、基板を照射する光の照射条件を切替えている。

検出部Ｓはさらにビームスプリッタ３３と撮像素子３５の間に、不図示の１／４波長板を有する。偏光切替機構３８で直線偏光に変換された照明光は、ビームスプリッタ３３を反射、レンズ３４を透過して、基板Ｗを照明する。照明光は基板Ｗで反射して、ビームスプリッタ３３を透過し、１／４波長板に入射する。１／４波長板に入射した直線偏光は円偏光に変換され、レンズ３６で撮像素子３５の受光面に結像される。偏光子には、例えば偏光板や、誘電体多層膜による偏光ビームスプリッタ、ワイヤーグリッド偏光子、方解石プリズムなどが用いられるが、本発明は偏光子の種類によって限定されるものではない。

また、第１実施形態の偏光切替機構３８は照明光の光路に配置されている場合について説明したが、偏光切替機構３８は検出光の光路に配置されていてもよい。この場合には、偏光切替機構３８はビームスプリッタ３３と撮像素子３５の間のレンズ３６の瞳面近傍に配置され、検出光から任意の偏光方向の直線偏光に変換する。偏光切替機構３８と撮像素子３５の間に１／４波長板を配置し、直線偏光に変換された検出光を円偏光に変換する。

検出部Ｓの光源３２が例えばレーザーのような直線偏光を照射する光源の場合には、偏光切替機構３８は１／２波長板を有し、光源からの偏光の方向と１／２波長板の遅相軸の方向との関係によって、任意の偏光方向の直線偏光に切替えることができる。また、円偏光で照明したい場合には、１／２波長板の代わりに１／４波長板を照明光の光路中に挿入すればよい。光源３２からの直線偏光は、偏光切替機構３８の１／４波長板によって円偏光に変換される。また、ランダム偏光で照明したい場合には、例えば水晶などの複屈折部材で構成されたウェッジ基板と、石英などウェッジ基板とを組み合わせた偏光解消板を用いればよい。

このようにして、第１実施形態の検出部Ｓでは様々なパターンが形成された基板Ｗに対しても、押印前及び離型後においても最適な条件で基板Ｗ上のインプリント材Ｒからの光を検出できる。そのため、基板Ｗ上のインプリント材Ｒの状態や、基板Ｗ上のインプリント材Ｒと型Ｍとの接触状態を精度よく観察することができる。

（照明方式を切替える場合）
基板Ｗには、検出部Ｓの照明光を吸収する下地層Ｂが形成されている場合がある。このような場合、基板Ｗの反射率は低い。そのため、型Ｍと基板Ｗの反射光により形成される干渉縞を検出することができないことがある。このような場合、基板Ｗを明視野照明から暗視野照明に切替えて照明することで型Ｍとインプリント材Ｒとの接触状態を観察できる場合がある。

図８に、基板Ｗを暗視野照明した場合の基板Ｗと型Ｍの断面図と検出部Ｓで検出される画像の例を示す。暗視野照明で基板Ｗを照明することにより、型Ｍとインプリント材Ｒ（図８では基板Ｗ）の接触面の境界による散乱光が検出できるため、型Ｍとインプリント材Ｒとの接触状態を観察できる。また、基板Ｗ上にゴミＧがある場合、検出部ＳでゴミＧによる散乱光を検出できるため、型Ｍとインプリント材Ｒを接触させる前にゴミＧの有無を検出することができる。明視野照明の場合には、ゴミＧを解像するだけの解像力が検出部Ｓに求められるが、暗視野照明の場合には、必ずしもゴミＧを解像する必要がなく、散乱光が検出できればよいため、明視野照明の場合よりも小さなゴミを検出できる場合がある。

第１実施形態の検出部Ｓは、明視野照明と暗視野照明を切り替えるための照明方式切替機構３９が構成されている。照明方式切替機構３９は不図示のターレットもしくはスライド機構に配置された照明絞りを有している。照明絞りはレンズ３６の瞳面と光学的に共役な面に配置されており、照明瞳の形状を決める。図４に示すように、明視野照明を行う場合には、照明絞りは、レンズ３６の瞳面に配置された開口絞り４０よりも空間的に小さい光のみを透過させ、開口絞り４０よりも大きな光を遮光する。暗視野照明を行う場合には、その逆に、照明絞りは、開口絞り４０よりも空間的に大きい光のみを透過させ、開口絞りよりも小さな光を遮光する。

図９に、検出部Ｓの照明方式（照射条件）を暗視野照明にした場合の照明方式切替機構３９を示す。明視野照明の場合に、照明部３１からの照明光がレンズ３４で反射して、撮像素子３５の受光面に直接入射してしまうことがある。このようなフレア光は、検出画像を劣化させる原因となる。特に、レンズ３４の中心で反射するフレア光は絞りなどで遮光することができないため、フレア光の発生を防ぐことは困難である。基板Ｗの反射率が低い場合には、相対的にフレア光の強度が高くなり、検出部Ｓの検出結果に影響を及ぼす。

暗視野照明の場合には、レンズ３４の中心で反射するフレア光は開口絞り４０などによって遮光され、撮像素子３５の受光面に入射しない。従って、暗視野照明の場合には、検出結果に影響を及ぼすフレア光の発生を低減できる。

このように、第１実施形態の検出部Ｓは照明方式を明視野照明と暗視野照明で切替えることができるため、反射率が異なる様々な種類の基板Ｗに対して、最適な条件で型Ｍとインプリント材Ｒの接触状態を検出することができる。また、型Ｍとインプリント材Ｒを接触させる前に基板Ｗ上のゴミＧの存在を検出できるため、型ＭとゴミＧとの接触を防ぐことができる。

上述の実施形態では、基板上のインプリント材の状態を検出する検出条件として、基板に照射する光の照射条件を切替えるものを説明した。検出条件としては、照射条件に限られず基板からの反射光を受光する受光条件でもよい。例えば、開口絞り４０を切替えることによって、基板からの反射光のうち０次回折光を通過させたり、１次回折光を通過させたりして、異なる次数の回折光を受光素子で受光することができる。開口絞り４０は、基板からの反射光のうち正反射光を通過させ回折光を遮る絞りと、基板からの反射光のうち回折光を通過させ正反射光を遮る絞りを有し、開口絞り駆動機構によって絞りの配置を切替える。

第１実施形態のインプリント装置に有する検出部Ｓには、波長切替機構３７、偏光切替機構３８および照明方式切替機構３９を備えているが、これら切替機構を検出部Ｓにすべて備える必要は無く、少なくとも１つ以上配置されていれば良い。そのため、基板に照射する光の照射条件を、波長切換と偏光切換、照明方式切換を組み合わせて決めることができる。

（第２実施形態）
図１０はインプリント処理（インプリント工程）に対応した、基板Ｗ表面の状態の変化を表している。基板ステージ２や型ステージ４の駆動部が駆動することによりインプリント処理が行われる。したがって、駆動部の駆動シーケンスに応じて、基板上のインプリント材の状態が変化する。図１０（Ａ）は、インプリント処理を開始した時の基板Ｗ表面の状態を示しており、基板Ｗ上は未処理の状態である。

図１０（Ｂ）は図２で説明したＳ０１の塗布工程時の基板Ｗ表面の状態を示しており、インプリント材Ｒの液滴が基板Ｗ上に塗布されている。

図１０（Ｃ）は図２で説明したＳ０２の押印工程時の基板Ｗ表面の状態を示している。Ｓ０２の押印工程では、型Ｍの中心を凸形状に変形させた状態で、型Ｍを基板Ｗに近づけることで、徐々に型Ｍの中心部から周辺部に向けてインプリント材Ｒと接触させる。これにより、型Ｍと基板Ｗとの間に気泡が残留することを防ぐことができる。このためＳ０２の押印工程では、型Ｍを凸形状で変形させて基板Ｗへ押し付けることで、図３のような型Ｍとインプリント材Ｒとが接触した領域と、その周囲に光の干渉による干渉縞が見られる。

図１０（Ｄ）は図２で説明したＳ０４の硬化工程時の基板Ｗ表面の状態を示しており、型Ｍと基板Ｗの間にインプリント材Ｒが充填している。

図１０（Ｅ）は図２で説明したＳ０５の離型工程時の基板Ｗ表面の状態を示している。Ｓ０５の離型工程では、型Ｍを硬化したインプリント材Ｒから剥がすための力である離型力を低減するために、型Ｍの中心を凸形状に変形させながら、型Ｍを基板Ｗから離している。この離型工程時に、基板Ｗを型Ｍ側に凸形状に変形させても良い。このためＳ０５の離型工程時でも、Ｓ０２の押印工程と同様に図３のような型Ｍとインプリント材Ｒとが接触した領域と、その周囲に光の干渉による干渉縞が見られる。

図１０（Ｆ）は、インプリント処理を終了したときの基板Ｗ表面の状態を示しており、基板Ｗ上にインプリント材Ｒのパターンが形成される。

このように、インプリント工程に含まれる工程に応じて、基板Ｗ表面の状態（基板上のインプリント材の状態）は変化する。しかし、従来の基板Ｗ表面の状態を検出する方法は、基板Ｗ表面の状態が変化するにも関わらず、検出部Ｓの設定が、特定の工程(例えば、Ｓ０２の押印工程)に合わせた検出条件に固定されていた。そのため、他の工程(例えば、Ｓ０２の押印工程以外の工程)では正しく基板Ｗ表面の状態を検出できなかった。

図１１は第２実施形態のインプリント処理のフローチャートを示している。ここで図２に示した通常のインプリント処理に対して、インプリント処理の工程毎に、検出部Ｓの検出条件を切り替えている。

検出条件は、図４に示した波長切替機構３７、偏光切替機構３８、照明方式切替機構３９、撮像素子３５などの検出部Ｓを構成する検出部サブユニットＤＳにおいて、個々の検出部サブユニットＤＳが有する設定の組み合わせから構成される。このため、個々の検出部サブユニットＤＳの設定を組み合わせた検出モードを設け、検出モードを切替えることにより、検出条件の切替えを行う。

図１２は、検出モードの内容の一例を示している。検出モード毎に個々の検出部サブユニットＤＳの設定を有している。検出部サブユニットＤＳは増減してもよいし、また、検出部サブユニット毎に取りえる検出モードの設定が増減してもよい。このように、検出モードを用意することで、基板Ｗの状態に適した検出条件を効率的に切替えることができる。

以下、図１１に示すフローチャートに従って、インプリント処理の工程毎に、検出モードを切替える場合について説明する。

第２実施形態のインプリント方法は、インプリント処理を開始するとＳ１１の切替え工程（検出モードＭ１）において、検出部の検出条件を検出モードＭ１に切替える（設定する）。検出部の検出条件を検出モードＭ１に切替えた後、インプリント材Ｒを基板Ｗ上に塗布する塗布工程（Ｓ０１）における基板Ｗ表面の状態を検出している。Ｓ０１の塗布工程では、ディスペンサの目詰まりなどにより、インプリント材Ｒの塗布が正しく行われず、基板Ｗ上の予め決められた位置にインプリント材Ｒの液滴が塗布（配置）されない場合がある。このため検出モードＭ１では、検出部サブユニットＤＳの撮像素子３５において、検出する画像のサイズを大きくし、画像における単位画素当たりの分解能を細かくすることで、インプリント材Ｒの液滴の塗布状態を確認しやすくしている。また、波長切替機構３７で、広帯域の波長を用いることで、インプリント材Ｒの液滴の大きさや形状の影響を受け難くしている。

Ｓ０１の塗布工程の後、Ｓ１２の切替え工程（検出モードＭ２）において、検出条件を検出モードＭ２に切替える。検出部の検出条件を検出モードＭ２に切替えた後、インプリント材Ｒと型Ｍとを接触させる押印工程（Ｓ０２）における基板Ｗ表面の状態を検出している。Ｓ０２の押印工程では、型Ｍの姿勢が傾いた状態で、型Ｍが基板Ｗ上のインプリント材Ｒと接触する場合がある。型Ｍが傾いた状態でインプリント材Ｒに接触すると型Ｍに形成されるパターンＰが正しく基板Ｗに形成されない場合がある。

このため検出モードＭ２では、波長切替機構３７において干渉縞のコントラストが高くなる狭帯域の波長を用いており、また、撮像素子３５において、検出する画像のフレームレートを高速に設定している。Ｓ０２の押印工程を検出モードＭ２で観察した際の、型Ｍと基板Ｗの断面の様子と撮像素子が撮像した画像の様子を図１３に示す。撮像素子が撮像した画像の様子は表示装置１２などの出力部に出力し、インプリント材Ｒと型Ｍとの接触状態を確認することができる。型Ｍが基板Ｗに対して傾いたままでインプリント材Ｒに接触すると、干渉縞の中心位置が型Ｍの中心位置からずれて見える（図１３（Ａ））。波長切替機構３７で狭帯域の波長を用いることで、干渉縞の中心位置を明確に特定することができ、型Ｍの姿勢を確認することができる。また、干渉縞の中心位置から型Ｍの姿勢を制御する際に、撮像素子３５での画像取得のフレームレートを高くすることで、より高頻度で型Ｍの姿勢制御を行うことができる。Ｓ０２の押印工程には、検出モードＭ２で検出された検出結果を用いて型Ｍと基板Ｗの位置合わせを行うアライメント工程（Ｓ０３）が含まれていても良い。

Ｓ０２の押印工程の後、Ｓ１３の切替え工程（検出モードＭ３）において、検出条件を検出モードＭ３に切替える。検出部の検出条件を検出モードＭ３に切替えた後、インプリント材Ｒに光を照射することでインプリント材Ｒを硬化させる硬化工程（Ｓ０４）において、基板Ｗの状態を検出している。Ｓ０４の硬化工程では、基板Ｗ上にゴミＧもなく、基板Ｗ上に形成されるインプリント材Ｒがショット領域（型Ｍのパターン領域）全面にムラなく充填している必要がある。

このため検出モードＭ３では、照明方式切替機構３９において暗視野照明に設定し、撮像素子３５において検出する画像サイズを大きくしている。暗視野照明を用いることで、基板Ｗの表面にゴミＧが付着している場合には、図８に記すように、ゴミＧにより散乱光が生じ、撮像素子３５で散乱光を検出することでゴミＧの有無を確認することができる。また、撮像素子３５の画像サイズを大きくすることで、画素当たりの分解能が大きくなり、より小さなゴミＧの検出が可能となる。なお、基板Ｗの表面にゴミＧが付着している状態で、基板Ｗ上のインプリント材Ｒと型Ｍとを接触させると、ゴミＧにより型ＭのパターンＰが破損する可能性がある。

押印工程Ｓ０２において、型ＭとゴミＧとが接触する前に、ゴミＧを事前に検出することでインプリント動作を停止することができる。つまり、事前にゴミＧの有無を検出して、ゴミＧが付着して場合はインプリント動作を停止し、ゴミＧが付着していない場合はインプリント動作を継続する、判定を制御部で行う。型ＭとゴミＧとの接触を防ぎ、型ＭのパターンＰの破損を防ぐことができる。

Ｓ０４の硬化工程の後、Ｓ１４の切替え工程（検出モードＭ４）において、検出条件を検出モードＭ４に切替える。検出部の検出条件を検出モードＭ４に切替えた後、離型工程（Ｓ０５）における基板Ｗ表面の状態を検出している。Ｓ０５の離型工程時に、型Ｍの姿勢が傾いたまま基板Ｗと型Ｍの間隔を広げると、基板Ｗ上に形成されたインプリント材Ｒのパターンが倒れるなどのインプリント不良が発生する恐れがある。そのため、基板Ｗと型Ｍの間隔を広げる際に、基板Ｗと型Ｍを平行に保つ必要がある。

このため検出モードＭ４では、波長切替機構３７において干渉縞のコントラストが高くなる狭帯域の波長を用いており、撮像素子３５で検出する画像のフレームレートを高速に設定している。

押印工程（Ｓ０２）と離型工程（Ｓ０４）では干渉縞を観測するために波長切替機構３７で狭帯域の波長に設定している。押印工程（Ｓ０２）では基板Ｗ上のインプリント材Ｒはパターンが未形成である一方、離型工程（Ｓ０４）では基板Ｗ上のインプリント材Ｒはパターンが形成済みである。そのため、押印工程（Ｓ０２）と離型工程（Ｓ０４）では干渉縞を観測するための波長が異なることがあり、離型工程（Ｓ０４）ではインプリント材Ｒのパターンが存在する状態でも干渉縞のコントラストが高くなる狭帯域の波長を用いることがある。このように基板Ｗ上のパターンの有無に応じて狭帯域の波長が異なる場合がある。

Ｓ０４の離型工程を検出モードＭ４で観察した際の、型Ｍと基板Ｗの断面の様子と撮像素子が撮像した画像の様子を図１４に示す。撮像素子が撮像した画像の様子は表示装置１２などの出力部に出力し、インプリント材Ｒと型Ｍとの離型状態を確認することができる。型Ｍが基板Ｗに対して傾いたままでインプリント材Ｒから離れると、干渉縞の中心位置が型Ｍの中心位置からずれて見える（図１４（Ａ）〜（Ｄ））。波長切替機構３７で狭帯域の波長を用いることで、干渉縞の中心位置を明確に特定することができ、型Ｍの姿勢を確認することができる。また、干渉縞の中心位置から型Ｍの姿勢を制御する際に、撮像素子３５での画像取得のフレームレートを高くすることで、より高頻度で型Ｍの姿勢制御を行うことができる。

Ｓ０５の離型工程の後、Ｓ１５の切替え工程（検出モードＭ５）において、検出条件を検出モードＭ５に切替える。検出部の検出条件を検出モードＭ５に切替えた後、インプリント処理終了時における基板Ｗ表面の状態を検出している。インプリント処理終了に、図１０（Ｆ）に示すように基板Ｗ表面にインプリント材Ｒによるパターン層が、ムラなく形成されていることが望ましい。

このため検出モードＭ５では、偏光切替機構３８においてパターンのピッチ方向と照明光の電場ベクトルの振動方向が平行になるように設定している。また、波長切替機構３７では、基板Ｗからの反射光とインプリント材Ｒによるパターン層表面からの反射光による干渉が強くなる狭帯域の波長を用いている。これにより、撮像素子３５で検出する画像を明確にすることができ、パターン層がムラなく形成されているかを検出（インプリント不良を検出）することができる。

このように、インプリント工程のそれぞれの工程で検出部Ｓの検出条件を切替えることにより、それぞれの工程で基板上の状態をより精度よく検出（把握）することができる。基板上の状態をインプリント工程に合わせて検出することで、インプリント不良の防止に効果的である。インプリント工程のそれぞれの工程は、図１０で説明したインプリント装置の駆動部の駆動シーケンスに従って行われる。したがって、検出部Ｓの検出条件は駆動部の駆動シーケンスに応じて切替えることができる。

図１１のフローチャートは、パターン未形成の基板Ｗに対してインプリント処理を施すものであった。パターンが形成されている基板Ｗに対してインプリント処理を施す場合にも、インプリント処理の工程に応じた検出モードを設定することで、それぞれの工程で異なる基板上の状態を、より精度よく検出（把握）することができる。

また、第２実施形態では、検出モードによる検出条件の切替えを記した。しかし、検出モードを用いずに、インプリント処理のそれぞれの工程に応じて検出部Ｓの検出部サブユニットＤＳを個別に切替えてもよい。

なお、インプリント工程において、インプリント不良が発生していることがわかった場合には、基板Ｗ上のゴミＧを除去する工程を行ったり、基板Ｗ上のゴミＧの場所を記憶しておいたりすることができる。基板Ｗ上ゴミＧが除去できない場合には、該当ショットに対してインプリント処理を行わなかったり、基板Ｗ上のゴミＧが付着した領域に型を接触させたりしない(パターンを形成しない)ようにインプリント工程を行う。

（第３実施形態）
図１５、図１６に基づいて第３実施形態のインプリント方法について説明する。図１５と図１６は、図１２に示した検出モードの編集手段を提供する。

図１５に示す検出モード編集画面１６１では、検出モード毎に検出部サブユニットＤＳの検出条件を編集する編集手段を提供する。図１５の検出モードテーブル１６２では、登録されている検出モードと、検出モード毎の検出部サブユニットＤＳの設定を表示している。検出モードテーブル１６２の行１６３には検出モードの種類、また、検出モードテーブル１６２の列１６４には検出モードを構成する検出部サブユニットＤＳ毎の設定を表示している。検出モード編集画面１６１は、図１のコンソールＣＯＮＳで生成されて表示装置１２に表示される。検出モード編集画面１６１を編集する際には、図１のキーボードやマウスなどの入力デバイス１３により、項目１６６のように編集対象を選択した後、操作ボタン群１６５を操作することで行う。

図１６に示すレシピ編集画面１７１では、インプリント処理の工程毎の検出モードを編集する編集手段を提供する。工程毎の検出モード設定テーブル１７２では、工程毎の検出モードを表示している。工程毎の検出モード設定テーブル１７２の行１７３には、インプリント処理を構成する工程の種類、また、検出モード設定テーブル１７２の列１７４には工程毎に用いる検出モードを表示している。レシピ編集画面１７１は、図１のコンソールＣＯＮＳで生成されて表示装置１２に表示される。レシピ編集画面１７１を編集する際には、図１のキーボードやマウスなどの入力デバイス１３により、項目１７６のように編集対象を選択した後、操作ボタン群１７５を操作することで行う。

検出モード編集画面１６１やレシピ編集画面１７１で編集した内容は、図１のコンソールＣＯＮＳが有するハードディスクなどのメモリデバイスＤＢに記憶される。インプリント処理が実行される際に、制御部ＣＮＴがメモリデバイスＤＢの情報に従って、検出部Ｓを構成する検出部サブユニットＤＳの設定を切替える。

図１７に、図１の表示装置１２に表示されるカメラモニタ１８１を示す。カメラモニタ１８１の画像表示エリア１８２には撮像素子３５で検出された画像が表示される。カメラモニタ１８１では、リアルタイムに検出画像を表示することで、インプリント処理と連動して検出モードが切り替わっている様子を確認することができる。

（その他の事項）
また、上記何れの実施形態も、インプリント装置ＩＭＰとして、光（紫外線）を照射することでインプリント材（光硬化樹脂）を硬化させるインプリント方法である、光硬化法を適用した装置について説明してきた。しかし、本発明はインプリント装置ＩＭＰとして、熱によってインプリント材Ｒを硬化させる熱硬化法を適用した装置でもよい。この場合、インプリント材Ｒは熱可塑性もしくは熱硬化性を有する樹脂を用いる。インプリント装置ＩＭＰには、インプリント材Ｒに熱を供給する熱源を備える。本発明はインプリント工程の時に検出部Ｓで、基板に供給されたインプリント材と型が接触した接触領域やその周囲の干渉縞を検出できれば、熱サイクル法を用いたインプリント方法であっても良い。

（デバイス製造方法）
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、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含みうる。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、エッチングの代わりに、パターンを形成された基板を加工する他の処理を含みうる。本実施形態の物品製造方法は、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一つにおいて有利である。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。

Claims (15)

1. 基板上のインプリント材と型を接触させ、前記基板上に前記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であって、
   前記基板に光を照射し、前記基板からの反射光を光学的に検出することにより前記基板上の前記インプリント材の状態を検出し、インプリント工程中に検出条件を切替える検出部を、有することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記基板を保持する基板保持部と、
   前記型を保持する型保持部を、有し、
   前記基板保持部または前記型保持部の少なくとも一方は、前記基板上の前記インプリント材と前記型を接触させるように駆動し、
   前記インプリント材と前記型とが接触する前と接触する後で、前記検出条件を切替え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. 前記基板を保持する基板保持部と、
   前記型を保持する型保持部を、有し、
   前記基板保持部または前記型保持部の少なくとも一方は、前記基板と前記型の間隔を広げるように駆動し、
   前記インプリント材から前記型が離れる前と離れた後で、前記検出条件を切替え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。
4. 前記検出条件は、前記基板に照射する光の照射条件であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のインプリント装置。
5. 前記照射条件は、前記基板に照射する前記光の波長であ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. 前記照射条件は、前記基板を明視野照明または暗視野照明で照明する照明方式の違いであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のインプリント装置。
7. 前記照射条件は、前記基板に照射する前記光の偏光状態であることを特徴とする請求項４から請求項６の何れか一項に記載のインプリント装置。
8. 前記検出条件は、前記基板からの反射光を受光する受光条件であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のインプリント装置。
9. 前記受光条件は、前記基板からの反射光のうち正反射光を通過させ回折光を遮る開口絞りと、前記基板からの反射光のうち回折光を通過させ正反射光を遮る開口絞りを切替えることを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置。
10. 前記検出部が検出する前記インプリント材の状態を出力する出力部を、有し、
    前記出力部が出力する前記インプリント材の状態は、前記インプリント材と前記型の接触状態を含むことを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載のインプリント装置。
11. 前記インプリント装置の動作を制御する制御部を有し、
    前記制御部は、前記検出部が検出する前記インプリント材の状態の検出結果から、前記インプリント材と前記型の接触状態の良否を判定することを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載のインプリント装置。
12. 基板上のインプリント材と型を接触させ、前記基板上に前記インプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記インプリント材にパターンを形成するインプリント工程中に、前記基板に照射する光の照射条件を切替えて前記基板に光を照射する工程、
    前記基板からの反射光を検出する工程、
    前記反射光の検出結果から、前記基板上の前記インプリント材の状態を検出する工程を有することを特徴とするインプリント方法。
13. 基板上のインプリント材と型を接触させ、前記基板上に前記インプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記基板に光を照射する工程、
    前記インプリント材にパターンを形成するインプリント工程中に、前記基板からの反射光を受光する受光条件を切替えて前記反射光を受光する工程、
    前記反射光の検出結果から、前記基板上の前記インプリント材の状態を検出する工程を有することを特徴とするインプリント方法。
14. 基板上のインプリント材と型を接触させ、前記基板上に前記インプリント材のパターンを形成する際に、前記インプリント材の状態を検出する検出方法であって、
    前記基板に光を照射する照射工程、
    前記基板からの反射光を受光する受光工程、を有し、
    前記照射工程において前記基板に照射する光の照射条件、または、前記受光工程において前記基板からの反射光を受光する受光条件の少なくとも一方をインプリント工程中に切替えることを特徴とする検出方法。
15. 請求項１から請求項１１の何れか一項に記載のインプリント装置を用いて前記基板上にインプリント材のパターンを形成する工程と、
    前記工程でパターンが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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