JP2008008889A - ギャップ測定方法、インプリント方法、及びインプリント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギャップ計測用の段差を正確に測定することができる新規なギャップ測定方法等を提供する。
【解決手段】２つの部材間のギャップを測定するギャップ測定方法であって、
対向して配置されている第１の部材と第２の部材を用意し、
前記第１及び第２の部材に、一方の部材側から光を照射し、
照射された光の反射光あるいは透過光の強度に関するスペクトルデータを取得し、
ギャップの大きさと強度スペクトルとが関連付けられているデータベースと、
前記スペクトルデータとを比較して、
前記第１の部材と前記第２の部材間のギャップを測定する構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ギャップ測定方法、インプリント方法、及びインプリント装置に関する。

近年、非特許文献１（Ｓｔｅｐｈａｎ Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，６７，３１１４，１９９５）にあるように、モールドが有する微細な構造を基板上の樹脂に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おり、半導体製造に加え、立体構造をウエハレベルで一括加工が可能である。
そのため、半導体基板の加工のみならず、フォトニッククリスタル等の光学素子、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ ＴｏｔａｌＡｎａｌｙｓｉｓ 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。

光インプリント方式と呼ばれる技術を半導体製造技術等に用いる場合について説明する。
まず、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。
次に樹脂層に所望の凹凸構造が形成されているモールドを押し当てる。
そして、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い、基板へ構造が転写される。

つぎに、このようなナノインプリント技術において、モールドと基板の間のギャップ計測が重要である理由について説明する。
インプリントに際しては、モールドの加工面と基板の表面のギャップがなくなり、両者が完全に接触することが望ましい。これは従来の光露光装置において現像後に不要部分のレジストが完全に剥離しているのが望ましいことに相当する。
しかしながら、ナノインプリントでは完全に接触することは難しく、残膜層と呼ばれる層が残る。
ギャップ制御がない状態でインプリントを行うと、一括転写方式においては複数の基板間で残膜バラツキが発生する。
また、１枚の基板上に複数回、インプリント位置を変えながらインプリントする、ステップアンドリピート方式においては、１回のインプリントで形成されるチップ間における残膜の厚みにばらつきが発生する。
インプリント方法では前述したように樹脂層をマスクとして、基板をエッチングする。
エッチング時間は一定のため、残膜厚にばらつきがあると基板に転写される構造の凹凸および形状にも基板間およびチップ間にばらつきが発生する。
これはデバイスの歩留まりに重大な悪影響を及ぼす。このギャップ制御のためにはギャップ計測を行う必要がある。

２つの部材間のギャップを計測するために、一方の部材側から測定光源波長にて光を照射して、その反射光強度のスペクトル分布からギャップを見積もる手法がある。
しかしながら、この手法では、測定光源波長の４分の１以下のギャップを測定することが困難である。
これを解決する為のモールドと基板のギャップ計測方法として、特許文献１がある。
同文献には、モールドに基板側にある第１の表面（加工面）とそれより後退した第２の表面を形成し、この第２の表面と基板表面のギャップを計測する方法を開示する。
この方法では、これらの計測に際し、前記第１の表面と前記第２の表面の間が光学距離で４分の１波長以上、即ち、計測用光源波長の４分の１波長以上あるモールドが利用されている。
（Ｓｔｅｐｈａｎ Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，６７，３１１４，１９９５） 米国特許第６６９６２２０号明細書

しかしながら、上記特許文献１に開示されているギャップ計測技術は、必ずしも満足のいくものではなく、つぎのような課題を有している。
すなわち、モールドの加工面にある転写パターンの凹凸と、加工面と第２の表面の段差は必ずしも一致しない。
このような複数の段差を持つモールドの作製工程は複雑であり、またギャップ計測用の段差を正確に測定する必要がある。
特に、極めて小さなギャップ長（例えば、計測用光源波長の４分の１以下）を高い精度で測定しようとする場合、前記段差自体を極めて精度高く形成する必要が生じる。
本発明は、上記課題に鑑み、ギャップ計測用の段差を正確に測定することができる新規なギャップ測定方法を提供し、また複数の段差を持つモールドを容易に作製することが可能となるインプリント方法、及びインプリント装置を提供することを目的とする。

本発明は、次のようなギャップ測定方法、インプリント方法、及びインプリント装置を提供する。
本発明に係るギャップ計測方法は、２つの部材間のギャップを測定するギャップ測定方法であって、
対向して配置されている第１の部材と第２の部材を用意し、
前記第１及び第２の部材に、一方の部材側から光を照射し、
照射された光の反射光あるいは透過光の強度に関するスペクトルデータを取得し、
ギャップの大きさと強度スペクトルとが関連付けられているデータベースと、前記スペクトルデータとを比較して、前記第１の部材と前記第２の部材間のギャップを測定することを特徴とする。
また、本発明に係るギャップ計測方法は、照射される光の波長の４分の１より小さいギャップで、前記第１の部材と第２の部材とを配置し、そのギャップを測定することを特徴とする。
本発明に係るインプリント方法は、２つの部材間にパターン形成材を介在させ、該パターン形成材を硬化させることによりパターンを形成するインプリント方法であって、
凹凸パターンを表面に有する前記第１の部材を用意し、
前記第１の部材に対向して配置される前記第２の部材を用意し、
上記したいずれかに記載のギャップ測定方法により前記第１の部材と第２の部材との間のギャップを測定し、
該測定により得られるギャップ長と、予め設定されているギャップ長との差異が、許容誤差範囲内になるまで前記第１の部材と前記第２の部材間のギャップを狭くしていき、
前記第１の部材と第２の部材との間のギャップと、予め設定されているギャップ長との差異が、許容誤差範囲内となっている状態で、前記第１の部材と第２の部材間に介在しているパターン形成材を硬化させる、ことを特徴とする。
本発明に係るインプリント装置は、モールドの加工面に形成されたパターンを、被加工部材に転写するインプリント装置であって、
前記モールドと前記被加工部材との間の距離に応じて変化する物理量を計測する物理量計測手段と、
前記計測された物理量と予め記憶されたデータベースにおけるデータとを比較し、前記モールドと前記被加工部材との間の距離を推定する距離推定手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係るインプリント装置は、
前記物理量計測手段が、前記モールドおよび前記被加工部材からの光の強度スペクトルを計測するための計測用光源および分光器を有することを特徴とする。
また、本発明に係るインプリント装置は、前記距離推定手段が、前記モールドと前記被加工部材の間の距離に応じた測定スペクトルに関するデータを含むデータベースを、予め記憶するためのデータベース記憶手段を有することを特徴とする。
また、本発明に係るインプリント装置は、前記距離推定手段による距離推定結果に基づいて、前記モールドおよび／または前記被加工部材の姿勢を制御する姿勢制御手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、ギャップ計測用の段差を正確に測定することができる新規なギャップ測定方法を実現することができ、また複数の段差を持つモールドを容易に作製することが可能となるインプリント方法、及びインプリント装置を実現することができる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。
（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態に係る、２つの部材に光を照射して、該部材間のギャップを測定するギャップ測定方法に関して、図１を用いて説明する。
まず、図１のＳ１−（ａ）に記載されているように、互いに対向して配置されている第１の部材と第２の部材を用意する。
次に、Ｓ１−（ｂ）に記載されているように、前記第１及び第２の部材に、一方の部材側から光を照射し、照射された光の反射光あるいは透過光の強度に関するスペクトルデータを取得する。スペクトルデータは、測定用光源の波長範囲内で取得すればよいが、詳細は後述する。
そして、Ｓ１−（ｃ）に示すように、ギャップの大きさと強度スペクトルとが関連付けられているデータベースと、前記スペクトルデータとを比較して、前記第１の部材と前記第２の部材間のギャップを測定する。

ここで、強度に関するスペクトルデータには、後述する図４で示すような反射光の強度スペクトルデータであってもよいし、透過光が測定できるのであれば、透過光の強度スペクトルデータであってもよい。
また、強度に関するスペクトルデータは、データベースとの比較により、ギャップ長を見積もることができれば、特に制限されるものではない。
図４のように連続変化するデータは勿論、所定の波長での強度データや、あるいは、二つの測定波長における強度スペクトルの差に関する傾きのデータであってもよい。

データベースに格納されているデータは、予めシミュレーションや実測によりデータ収集される。
このデータベースに格納される情報としては、図４のように連続変化するデータや、１あるいは複数の所定の波長での強度データ、あるいは、二つの測定波長における強度スペクトルの差に関する傾きのデータであってもよい。
ギャップ長が測定用光源波長の４分の１以下になってから、上述のギャップ測定方法を適用するのがよい。

勿論、測定用光源波長の４分の１以上のギャップを有する場合にも、データベースとの比較を通して、ギャップを計測してもよい。
なお、本発明に係るギャップ計測方法は、後述するインプリント装置のみならず、数十ｎｍのギャップを計測する必要がある様々な装置（例えば、接合装置、アライメント装置）に適用できる。
また、計測する物理量は光だけでなく、力、電気、磁気等であっても良い。それぞれ、力はロードセルなどで測定する。電気は静電容量などで測定する。磁気はホール素子などで測定する。

（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る、インプリント方法について説明する。
具体的には、２つの部材間にパターン形成材を介在させ、該パターン形成材を硬化させることによりパターンを形成するインプリント方法に関するものである。
まず、図２−（ａ）に示すように、凹凸パターンを表面に有する前記第１の部材を用意し、そして、前記第１の部材に対向して配置される前記第２の部材を用意する。
そして、前記第一の実施形態において説明したギャップ測定方法により前記第１の部材と第２の部材との間のギャップを測定する（Ｓ２−（ｂ））。
該測定により得られるギャップ長と、予め設定されているギャップ長との差異が、許容誤差範囲内になるまで前記第１の部材と前記第２の部材間のギャップを調整する（Ｓ２−（ｃ）、Ｓ２−（ｅ））。

ここで、許容誤差範囲から外れている場合には、第１の部材と第２の部材間のギャップを狭くするか、あるいは、ギャップを広げる動作を行う。
そして、前記第１の部材と第２の部材との間のギャップと、予め設定されているギャップ長との差異が、許容誤差範囲内となっている状態で、前記第１の部材と第２の部材間に介在しているパターン形成材を硬化させる（Ｓ２−（ｄ））。
こうして、厳密にギャップを調整した状態で、パターン形成材に第１の部材が有する凹凸パターンを転写することができる。

なお、本実施形態に係るインプリント方法には、２種類のギャップ測定方法を組み込むこともできる。
例えば、反射光強度のスペクトルデータ自体のフーリエ変換等によりギャップ長を見積もることができる場合は、スペクトルデータから直接ギャップ長を見積もる（この場合は、フーリエ変換等を利用する場合のみならず、公知の手法を利用できる。）。
そして、所定のギャップ長以下（例えば、測定用光源波長の４分の１以下）になった場合には、上述のデータベースとの比較による測定方法に切り換えるのである。

本実施形態に係るインプリント方法に用いられる各部材の具体的な構成について説明する。
Ａ：第１の部材（モールド）
第１の部材であるモールドは、石英等のガラスや、金属、シリコンなどの材料で構成される。
モールドの加工面における凹凸パターンは、例えば、電子線リソグラフィーにより形成される。
なお、モールドが有する凹凸パタ−ンに、離型剤を塗布した後、第２の部材とモールドとを当該離型剤を介して、間接的に接触させることもできる。
また、モールドに設けられるアライメントマークは、一般に凹凸構造で形成されるが、当該モールド構成材と、パターン形成材（樹脂）との屈折率が近い場合、樹脂とモールドが接触すると、アライメントマークが見え難くなることがある。
斯かる事態を回避するため、例えば石英モールドのアライメントマーク領域には、表面にＳｉＮなどの高い屈折率を有する表面を設けるのがよい。
Ｂ：第２の部材（ウエハ）
第２の部材は、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板等の半導体基板、樹脂基板、石英基板、ガラス基板などである。
Ｃ：パターン形成材
基板に塗布される樹脂を硬化させるためには、例えば紫外線をモールド側から当該樹脂に照射することにより行われる。光硬化性樹脂の例としては、ウレタン系やエポキシ系やアクリル系などがある。
また、フェノール樹脂やエポキシ樹脂やシリコーンやポリイミドなどの熱硬化性を有する樹脂や、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネ−ト（ＰＣ）、ＰＥＴ、アクリルなどの熱可塑性を有する樹脂を用いることもできる。
必要に応じて加熱処理を行うことでパターンを転写する。

本実施形態に斯かるインプリント方法には、光インプリント方法や熱インプリント方法が含まれる。
また、勿論、被加工物が樹脂を含まずに構成される場合は、加圧力のみにより、被加工物を物理的に変形させることになる。
なお、上述したインプリント方法には、第１の部材と第２の部材間に、光硬化性の樹脂などのパターン形成材を介在させない場合、即ち、第１の部材が有する凹凸パターンを直接第２部材に加圧により転写する場合も含まれる。

（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態に係る、インプリント装置として、モールドの加工面に形成されたパターンを、被加工部材に転写するインプリント装置について説明する。
本実施形態のインプリント装置は、具体的には、前記モールドと前記被加工部材との間の距離に応じて変化する物理量を計測する物理量計測手段を有する。
そして、前記計測された物理量と予め記憶されたデータベースにおけるデータとを比較し、前記モールドと前記被加工部材との間の距離を推定する距離推定手段とを更に有する。

図３に本実施形態に係るインプリント装置の例としてその概略図を示す。
１０１は露光光源、１０２はモールド保持部、１０３は基板保持部、１０４は基板昇降機構、１０５は面内移動機構、１０６は光学系、１０７は計測用光源、１０８はビームスプリッター、１０９は分光器である。
また、１１０は撮像素子（ＣＣＤなど）、１１１は解析機構、１１２はインプリント制御機構、１１３はモールド（テンプレート）、１１４は光硬化樹脂、１１５は基板である。
より具体的には、後述する実施例において示す。

本実施の形態においては、インプリント装置（加工装置）として、モールド保持手段、基板保持手段、基板昇降手段、基板の面内移動手段、などを有するものとすることができる。
さらに、モールドと被加工部材の間の距離を、該距離に応じて変化する物理量を計測する手段と、該計測した物理量とデータベースを比較する手段により推定するように構成することができる。

また、前記モールドと前記被加工部材の間の距離を、該距離に応じて変化する物理量とデータベースによって推定し、モールドと基板のギャップを、モールドの段差の有無に関わらず計測可能とすることができる。
これらにより、λ／４以下のギャップであっても直接計測可能にすることができる。
さらに、モールドと基板のギャップが数十マイクロメートルからナノメートルまでの範囲を連続的に高精度に計測可能とすることができる。
なお、上記した本発明は、モールドが加工面に有するインプリント装置に適用できる。
ここでいうインプリント装置には、光インプリント（紫外光を樹脂に照射して硬化させる方式）や熱により樹脂へのパターン転写を行う熱インプリントがある。

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による加工方法（インプリント方法）について説明する。
図３に、本実施例に用いられる加工装置（インプリント装置）の構成を示す。
なお、図３に示すように座標系はモールドの加工面に平行な面内をｘｙ平面とし、モールドの加工面に垂直な方向をｚ方向とする。

本実施例の加工装置は、露光光源１０１、モールド保持部１０２、基板保持部１０３、基板昇降機構（ｚ方向）１０４、面内移動機構（ｘｙ面内）１０５、インプリント制御機構１１２、ギャップ計測機構、等により構成されている。
モールド保持部１０２は、真空チャック方式等によってモールド１１３のチャッキングを行う。
基板１１５は、面内移動機構１０５により所望の位置に移動することができ、基板昇降機構１０４により基板１１５のｚ方向の調整により、モールド１１３と基板１１５との接触および加圧を行うことができる。
なお、基板昇降機構１０４はエンコーダーによって高さ方向の位置をモニターすることができる。
基板１１５の位置移動、加圧、露光等の制御はインプリント制御機構１１２によって行う。
また、ここでは省略されているが、面内の位置合わせを行うための検出系なども備えている。
基板１１５はモールド１１３に対向する位置に置かれ、基板１１５には光硬化樹脂１１４が塗布されている。
なお、ここでの塗布方法はスピンコート法等である。

次に、ギャップ計測機構について説明する。
このギャップ計測機構は、主として、光学系１０６、計測用光源１０７、ビームスプリッター１０８、分光器１０９、撮像素子１１０、解析機構１１１、等によって構成されている。
計測用光源１０７は、例えば４００−８００ｎｍの波長を持つブロードバンド光源等が用いられる。
なお、後に述べる実施例２のように数点のデータでよい場合には、それに対応したＬＥＤ光源などであっても良い。

ここで、計測用光源１０７から出た光は光学系１０６を通り、モールド１１３、光硬化樹脂１１４、基板１１５に到達する。
この光は、これらのモールド、光硬化樹脂、基板の間で干渉し、その干渉光は光学系１０６に戻り、分光器１０９に到達する。
分光器１０９によって分光された光は撮像素子１１０により観察される。
この撮像素子１１０は十分な分解能と感度を有するラインセンサー等で構成されている。解析機構１１１には、ギャップに応じたスペクトルのデータベースをデータベース記憶手段によって予め記憶し、さらにラインセンサーからのデータと比較しながら検索する機能等を備えている。
なお、ここでは基板側を昇降させる機構があるが、モールド側に昇降させる機構があっても良いし、両方にあっても良い。
当然、それぞれ６軸（ｘ、ｙ、ｚ、α、β、θ）の制御を行っても良い。
なお、ギャップ計測機構を多数設けることによって、その距離推定結果に基づいてモールドと基板の姿勢を高精度に姿勢制御することができる。

つぎに、本実施例におけるモールドと基板のギャップ計測方法について説明する。
ここでは、その方法として逆問題法を用いている。
なお、ここで用いる逆問題法とは、入力（測定スペクトル）から出力（ギャップ）が求められる問題を順問題とし、その逆に出力から入力を推定する問題を逆問題とする。
従来の方法は、スペクトルからフーリエ変換法などによってギャップに対応するピークを検出し、ギャップを決定していた。
本実施例による方法では、多くの出力（ギャップ）に応じた入力（測定スペクトル）を予め用意しておき、測定スペクトルと一致するデータを探し出すことによってギャップ（距離）を推定する。

この距離推定方法を、図４を用いて説明する。
図４（ａ）はモールドと基板があるギャップになった時に、ラインセンサーにより取得したスペクトルを模式的に示したものである。
横軸は波長４００−８００ｎｍで、縦軸は光の強度である。
図４（ｂ）は解析機構のデータベースに予め用意しておいたデータであり、ここではモールドと基板のギャップが１０−１０００ｎｍの例のいくつかが示されている。
当然データベースには、十分な精度の推定を行うためのデータが用意されている。例えば、１０ｎｍの精度が要求されていれば、２ｎｍ刻みのデータを用意しておく等とする。
このデータベースの作り方は計算によって作ってもよいし、予め計測したデータであってもよい。計算により予めデータテーブルを作成しておく場合は、例えば、フレネル反射およびその多重反射を用いることができる。なお光源の強度および屈折率は波長に依存性するため、それらを考慮して計算してもよい。さらに偏光によって屈折率が異なる場合は補正を行っても良い。
また、データベースには、モールドと基板の間に樹脂のみがある場合や、大気および樹脂の層がある場合、基板が多層膜の場合などを含んでいてもよい。

計測に際し、まず、ラインセンサーにより取得したスペクトルとデータベースとを比較しながら、一致するデータを検索する。
例えば、波長λとして、取得したスペクトルを次の式で表すことができる。

また、データベースのギャップｄにおけるデータを次の式で表すことができる。

ここで、一致したかどうかの手順の一例を示す。
４００−８００ｎｍまでの各波長において、以下の式で表されるようにデータベースのデータから取得したスペクトルを減算した後、２乗平均を行う。

この値が最小であり、且つその値が規定値より小さい時のギャップｄが所望の値となる。
なお、取得スペクトルにはデータベースのデータに対し、光量などの影響により係数がかかる場合、さらにオフセットしている場合がある。
このような場合に対処するため特定のギャップにおいて係数とオフセットを決める作業を前もって行っても良い。
例えば、係数は以下のような式によって求められる。

ここで、Ｍａｘ（ｆ（λ））はｆ（λ）の中の最大値、Ｍｉｎ（ｆ（λ））はｆ（λ）の中の最小値を示す。
また、平均値を、つぎのように表すとき、

オフセットは以下のような式で求められる。

ところで、係数とオフセットは光量と反射率にほぼ依存している事が多いので、そのような場合には係数とオフセットを求める計算を最低一度行えばよい。
この検索においては、エンコーダーの値等を元に現在の推測されるギャップ付近のデータのみ行うことにより時間を短縮することが可能である。
特に、インプリントにおいては、所望の残膜厚になるように高精度の基板昇降機構を制御する場合が多いためこのような逆問題法は適している。
一致したデータがある場合、そのデータはモールドと基板が特定のギャップの時に発生するスペクトルであることからモールドと基板のギャップを推定することができる。
例えば、図４（ａ）の場合はギャップが４０ｎｍと推定することができる。なお、このように一意的に推定できるのは、使用しているモールド、基板および樹脂の材質が決まっており、その光学定数などが特定できているからである。
ただし、モールド、基板、樹脂の材質が変わる場合にはその都度データベースを用意しておく場合がある。

つぎに、本実施例における距離制御手順について説明する。
図５に、その手順を説明するための図を示す。
まず、Ｓ１−１において、基板をモールドに対向する所望の位置に配置する。
この時の位置合わせは面内移動機構などによって行う。
次に、Ｓ１−２において、基板昇降機構により基板をモールド表面に近づける。この時の距離は例えばマイクロメートルオーダーである。
次に、Ｓ１−３において、分光計測を行い、モールドと基板のギャップに応じて変化するスペクトルを取得する。
次に、Ｓ１−４において、Ｓ１−３で取得したスペクトルと一致するデータをデータベース（ＤＢ）から検索する。
次に、Ｓ１−５において、データベースに取得したスペクトルと一致があったか否かの場合分けを行う。
ここで、一致する場合にはＳ１−６に進み、そのデータに対応するギャップがモールドと基板の距離と推定する。
一致するものがない場合は、Ｓ１−７において測定しなおす等のエラー処理を行う。
Ｓ１−８において、ギャップが所望の値であるか否かの場合分けを行う。
所望の値でない場合にはＳ１−９に進み、さらに基板昇降機構によってＺ移動（２）を行う。
Ｓ１−８において、所望の値である場合には終了する。

このように、ギャップを推定しながら基板昇降機構によりモールドと基板のギャップを制御することにより、残膜厚を正確に制御することが可能となる。
なお、ギャップ計測機構が多数ある場合は、同時に制御してもよいし、独立に制御しても良い。

［実施例２］
実施例２においては、実施例１とは別の形態の構成例について説明する。
実施例１との差異は、データベースに必要な容量を圧倒的に少なくできるようにしたことである。
例えば、実施例１のデータベースにおいては、あるギャップにおいて波長４００−８００ｎｍまで１０００点程度に分割した略連続データである。
一方、実施例２の方法においては、あるギャップにおいて数点の離散的なデータで良い。

図６に、本実施例の距離推定手法を説明するための図を示す。
図６（ａ）はモールドと基板があるギャップになった時に、ラインセンサーにより取得したスペクトル例を模式的に示したものである。
図６（ａ）において、□（四角のドット）で示されている点は波長５００ｎｍおよび７００ｎｍのデータである。
図６（ｂ）はギャップが１０ｎｍから１０００ｎｍに対するデータベースの一部である。横軸は、いずれも波長であり、各表の上の数字は、ギャップの長さである。
当然データベースには十分な精度の推定を行うためのデータが用意されている。ここで、図６（ｂ）の○（白丸）で示されている点は、極大値または極小値などの極値である。
●（黒丸）で示されている点は極値がない場合における波長が５００ｎｍおよび７００ｎｍの強度の参照点データである。
極値がない場合であっても、ギャップが４分の１波長以下で徐々に小さくなる場合において光強度のデータの変化は単調増加であるため、ギャップを特定することが可能である。なお、図６（ａ）の場合はギャップが４０ｎｍと推定できる。点線は参考のために図２におけるデータを示しているが、記憶装置に記憶しているのは各ギャップにおける数点の○（白丸）および●（黒丸）のデータである。

つぎに、本実施例における距離制御手順について説明する。
図７に、その手順を説明するための図を示す。
まず、Ｓ２−１の工程において、計測を行う。次に、Ｓ２−２において、取得したスペクトルに極値があるかどうかを判断する。極値がある場合にはＳ２−３の工程に進み、極値がない場合にはＳ２−６の工程に進む。
Ｓ２−３の工程においては、極値の波長および強度をキーに検索を行う。
次に、Ｓ２−４の工程においては、一致するものがあったか否かを判断する。
一致するものがある場合にはＳ２−８の工程に進む。一致するものがない場合はＳ２−５の工程において計測しなおすなどのエラー処理を行う。
一方Ｓ２−６の工程に進んだ場合は、取得した５００ｎｍ、７００ｎｍの参照点データをキーにＤＢ検索を行う。
Ｓ２−７で一致するものがあったか否かを判断する。
一致するものがあった場合はＳ２−８の工程に進み、一致するデータにおけるギャップがモールドと基板の距離と推定できる。
一致するデータがない場合はＳ２−５の工程においてエラー処理を行う。

また、実施例１のような連続データと実施例２のような離散データを組み合わせて使うことも可能である。
また、データベースのデータが１０ｎｍ刻みでそれ以下のデータを保持しない場合にも、さらに正確な値を推定することができる。
すなわち、極値がなく５００ｎｍの測定データが０．２であったとする。アルゴリズムによって一致するデータは図６（ｂ）よりギャップ３０ｎｍ（強度０．１９６）となる。
一方、ギャップ２０ｎｍのデータは０．２２５であり、この間を直線補完して、ギャップは２８．６ｎｍなどと推定しても良い。
更に極値がある場合について考える。ギャップｄは極小値の波長λ_ｍｉｎ、極大値の波長λ_ｍａｘおよび屈折率ｎ、整数ｓ、ｔを用いて、次式で表される。
なお、図６（ｂ）の一部の極値に整数ｓ、ｔの値の例を示す。

従って、計測されたスペクトルの極値の数、およびその波長からギャップを求めることができる。
特に、ギャップの概略値を把握できる場合には高速な処理が可能となる。
例えば、計測されたスペクトルに極値が一つあり、その極小値が５００−６００ｎｍにあったとする。
この時ギャップは図６（ｂ）より８０−１００ｎｍの間と推定できる。この時、ｓ＝１であり、極小値の波長を代入することによって所望のギャップを測定できる。
なお、極値がある場合においても特定波長の強度の参照点データにより推定しても良い。また、異なるギャップにおいて、データが一致するような場合には、参照点の数を増やすことにより、ギャップ計測が可能となる。
さらに、参照点データは強度のみならず強度曲線の傾き等であっても良い。
さらに、極値は変曲点等であってもよい。

以上で説明した本発明による技術は、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可能である。

本発明に係るギャップ計測方法を説明するためのフローチャート。 本発明に係るインプリント方法を説明するためのフローチャート。 本発明の実施例１に用いられる加工装置の構成を示す図。 本発明の実施例１における距離推定方法を説明するための図であり、（ａ）は取得したスペクトル、（ｂ）はデータベースを示す図。 本発明の実施例１における距離制御手順を説明するための図。 本発明の実施例２における距離推定手法を示すための図であり、（ａ）は取得したスペクトルと参照点データ、（ｂ）は極値および参照点データのデータベースを示す図。 本発明の実施例２における距離制御手順を説明するための図。

符号の説明

１０１：露光光源
１０２：モールド保持部
１０３：基板保持部
１０４：基板昇降機構
１０５：面内移動機構
１０６：光学系
１０７：計測用光源
１０８：ビームスプリッター
１０９：分光器
１１０：撮像素子
１１１：解析機構
１１２：インプリント制御機構
１１３：モールド
１１４：光硬化樹脂
１１５：基板

Claims (7)

1. ２つの部材間のギャップを測定するギャップ測定方法であって、
   対向して配置されている第１の部材と第２の部材を用意し、
   前記第１及び第２の部材に、一方の部材側から光を照射し、
   照射された光の反射光あるいは透過光の強度に関するスペクトルデータを取得し、
   ギャップの大きさと強度スペクトルとが関連付けられているデータベースと、
   前記スペクトルデータとを比較して、
   前記第１の部材と前記第２の部材間のギャップを測定することを特徴とするギャップ測定方法。
2. 照射される光の波長の４分の１より小さいギャップで、前記第１の部材と第２の部材とを配置し、そのギャップを測定することを特徴とするギャップ測定方法。
3. ２つの部材間にパターン形成材を介在させ、該パターン形成材を硬化させることによりパターンを形成するインプリント方法であって、
   凹凸パターンを表面に有する前記第１の部材を用意し、
   前記第１の部材に対向して配置される前記第２の部材を用意し、
   請求項１あるいは２に記載のギャップ測定方法により前記第１の部材と第２の部材との間のギャップを測定し、
   該測定により得られるギャップ長と、予め設定されているギャップ長との差異が、許容誤差範囲内になるまで前記第１の部材と前記第２の部材間のギャップを狭くしていき、
   前記第１の部材と第２の部材との間のギャップと、予め設定されているギャップ長との差異が、許容誤差範囲内となっている状態で、前記第１の部材と第２の部材間に介在しているパターン形成材を硬化させることを特徴とするインプリント方法。
4. モールドの加工面に形成されたパターンを、被加工部材に転写するインプリント装置であって、
   前記モールドと前記被加工部材との間の距離に応じて変化する物理量を計測する物理量計測手段と、
   前記計測された物理量と予め記憶されたデータベースにおけるデータとを比較し、前記モールドと前記被加工部材との間の距離を推定する距離推定手段と、
   を有することを特徴とするインプリント装置。
5. 前記物理量計測手段は、前記モールドおよび前記被加工部材からの光の強度スペクトルを計測するための計測用光源および分光器を有す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. 前記距離推定手段は、前記モールドと前記被加工部材の間の距離に応じた測定スペクトルに関するデータを含むデータベースを、予め記憶するためのデータベース記憶手段を有す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. 前記距離推定手段による距離推定結果に基づいて、前記モールドおよび／または前記被加工部材の姿勢を制御する姿勢制御手段を有する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。

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