JP2011176132A - インプリント装置及びそのテンプレート並びに物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】型におけるアライメントマークを有する領域の凹部への未硬化樹脂の充填と該アライメントマークの検出とを両立する。
【解決手段】インプリント装置は、未硬化樹脂を基板２に吐出する吐出機構７と、型３のパターン面に配置されたアライメントマークを検出する検出器９と、制御部Cと、を備える。パターン面は、デバイスパターンを有する第１領域とアライメントマークを有する第２領域とを含み、未硬化樹脂と型とが互いに押し付けられた場合に、第１領域の凹部が未硬化樹脂で充填される第１時刻より、第２領域の凹部が未硬化樹脂で充填される第２時刻が後になるように構成される。制御部Cは、デバイスパターンの凹部とアライメントマークの凹部とが充填される量の未硬化樹脂を基板２に吐出するように吐出機構７を制御し、第１時刻と第２時刻との間にアライメントマークを検出するように検出器９を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インプリント装置及びそのテンプレート並びに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、磁気記憶媒体や半導体デバイスの量産向けナノリソグラフィ技術の１つとして実用化されつつある。インプリント技術では、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テンプレート（型ともいう）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、基板上に吐出された未硬化樹脂とテンプレートとを互いに押し付けた状態でその未硬化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、熱サイクル法及び光硬化法がある。熱サイクル法では、熱可塑性の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とテンプレートとを互いに押し付ける。そして、冷却した後に樹脂からテンプレート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、紫外線で硬化する樹脂を使用し、未硬化樹脂とテンプレートとを互いに押し付けた状態で紫外線を照射して未硬化樹脂を硬化させた後、硬化した樹脂からテンプレート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及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には、光硬化法のインプリント装置が開示されている。特許文献１に記載のインプリント装置は、基板ステージ、樹脂の吐出機構、テンプレートを保持するヘッド、光を照射する照明系及びアライメントマークの検出器を有する。

インプリント装置におけるウエハ上のインプリント領域（ショット領域ともいう）とテンプレートとの位置合わせのための計測には、ダイバイダイ方式とグローバルアライメント方式とがある。いずれの方式でも問題となっているのが、テンプレートを押し付けた状態におけるテンプレートの位置ずれや変形の可能性である。従来のインプリント装置では、押印（押型）から離型までのテンプレートが押し付けられている間にテンプレートに加わる力が、ショット毎にテンプレートを位置ずれさせる、又は変形させる可能性がある。そこで、テンプレートの位置や変形量を常時計測する手法が求められている。したがって、グローバルアライメント方式においても、ダイバイダイ方式と同様、ショットごとにテンプレートが押し付けられている間におけるアライメント計測が必要となりうる。

テンプレートが押し付けられている間のアライメント計測では、樹脂の屈折率とテンプレートの材質である石英の屈折率とは近いため、樹脂がアライメントマークの領域に充填されるとアライメントマークが見えなくなる。正確にはアライメントマークのコントラストがほとんど無い状態になりアライメント計測が困難になる。そのため従来のダイバイダイ方式では、アライメントマークの周辺にＭｏａｔと呼ばれる深い溝を配置するなどして、アライメントマークの領域に樹脂が入り込まないようにしていた。

特許第４１８５９４１号公報

通常アライメントマークはテンプレート上のスクライブ領域に配置される。アライメントマークを含むスクライブ領域に樹脂が吐出されないようにすると、リソグラフィ工程の後のエッチング工程において、樹脂のないスクライブ領域がエッチングされて好ましくない場合がある。また、樹脂のないスクライブ領域があると、デバイスパターン領域中のエッチングすべき領域のエッチング均一性が損なわれうる。また、スクライブ領域にさらにアライメントマークを形成することができない。これらのことを考慮すると、アライメントマークを含むスクライブ領域にも樹脂を存在させる必要がある。しかしながら、上述したように、アライメントマークの領域に樹脂が充填された状態ではアライメント計測が困難である。
本発明は、例えば、型におけるアライメントマークを有する領域の凹部への未硬化樹脂の充填と該アライメントマークの検出との両立を目的とする。

本発明は、基板に吐出された未硬化樹脂と型とを互いに押し付けてパターンを該基板に形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記未硬化樹脂を前記基板に吐出する吐出機構と、前記型のパターン面に配置されたアライメントマークを検出する検出器と、制御部と、を備え、前記パターン面は、デバイスパターンを有する第１領域と前記アライメントマークを有する第２領域とを含み、前記未硬化樹脂と前記型とが互いに押し付けられた場合に、前記第１領域の凹部が前記未硬化樹脂で充填される第１時刻より、前記第２領域の凹部が前記未硬化樹脂で充填される第２時刻が後になるように構成され、前記制御部は、前記デバイスパターンの凹部と前記アライメントマークの凹部とが充填される量の前記未硬化樹脂を前記基板に吐出するように前記吐出機構を制御し、前記第１時刻と前記第２時刻との間に前記アライメントマークを検出するように前記検出器を制御する、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、型におけるアライメントマークを有する領域の凹部への未硬化樹脂の充填と該アライメントマークの検出とを両立させることができる。

インプリント装置を示した図 インプリント処理のフロー図 樹脂の充填の様子を示す概念図 テンプレートを示す図 テンプレートのパターンの凹部に樹脂が充填される様子を示す図 アライメントマーク及びその近傍を示す図 第１実施形態の検出器を示す図 テンプレート及び基板のアライメントマークを示す図 第２実施形態の検出器を示す図 第３実施形態の検出器を示す図 第５，６実施形態におけるアライメント工程を示す図

まず、インプリント装置における基板（ウエハ）上のプロセスとテンプレートとの位置合わせについて説明する。ウエハ上のプロセスとテンプレートとの位置合わせには、ダイバイダイ方式とグローバルアライメント方式がある。ダイバイダイ方式では、テンプレートをウエハ上の未硬化樹脂（単に樹脂ともいう）に押し付けるときにウエハ上とテンプレートとに配置されたアライメントマークを近接させ、検出器により同時に観察し、位置ずれ量を補正して樹脂を硬化させる。代表的な位置合わせの方式として、テンプレートのマークとウエハ上のマークとの相対関係からモアレ縞を発生させるモアレアライメント方式がある。モアレ縞を発生させるには一般にラインアンドスペースを使用する。テンプレートのマークのピッチをＰ１、ウエハ上のマークのピッチをＰ２とすると、モアレ縞のピッチＰ３は式１で得られる。ただしＰ１＜Ｐ２である。
１／Ｐ３＝（１／Ｐ１）−（１／Ｐ２）・・・（１）

テンプレートとウエハの相対位置ずれ量をΔＸとした時、モアレ縞Ｐ３のシフト量は周期Ｐａの位相差に比例する。また、テンプレートのマークのピッチＰ１とウエハ上のマークのピッチＰ２との関係を反対にしてやるとやはり同じピッチのモアレ縞が発生するが、シフトする方向が逆になる。異なる２セットのマークを同時に観察することによってモアレ縞の相対シフト量Ｓは、式２で与えられる。ただしＰａ＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２である。
Ｓ＝２・（ΔＸ／Ｐａ）・Ｐ３・・・（２）
これらの式１、式２におけるピッチＰ１、Ｐ２を適当に選択することで、実際のテンプレートとウエハの相対位置ずれ量を拡大して精度良く計測する事が可能となる。モアレアライメント方式は、アライメント光学系の光学倍率を大きくすることなく、モアレピッチＰ３を大きくする事で、開口数（ＮＡ）を小さくできるため、簡易な光学系でアライメント精度を上げられるという点において大変有効な方式である。

次に、別途構成したアライメントスコープを用いたグローバルアライメント方式について説明する。本方式についてインプリント装置の概略図である図１を用いて説明する。インプリント装置は、ウエハステージ１を駆動させながら、オフアクシススコープ９により、基板ステージ（ウエハステージ）１に搭載されたウエハ２上の複数のショットにあるアライメントマーク（不図示）を計測する。インプリント装置は、計測した複数のアライメントマークを統計処理してウエハ２上の全ショット配列をマッピングし、その後アライメント計測は行わずインプリント処理を行う。ここでオフアクシススコープ９は、テンプレート３を保持するヘッド４の外に配置しているため、ヘッド４内に配置して検出器（スコープ）５とは異なり十分にスペースがあるため大きな光学系を構成することができる。そのため、オフアクシススコープ９は、一般に照明可変σ、波長選択、高レンズ開口、高倍率で明視野、暗視野切り換えなどプロセス対応力のある光学系となっている。

グローバルアライメント方式では、テンプレート３の中心とオフアクシススコープ９中心の距離（ベースライン）を常にキャリブレーションする必要がある。キャリブレーションを行うために、ヘッド４に構成されたスコープ５は、ウエハ２上の各ショットのアライメントマークとテンプレート３に配置されたアライメントマークを検出してテンプレート３中心とウエハ２上のショット中心の相対位置を計測する。テンプレート３中心とウエハ２上のショット中心の相対位置は、２つのアライメントマークを近接させることで発生するモアレ信号から計測される。あるいはウエハステージ１上のステージ基準マーク８とテンプレート３のアライメントマークの相対位置をスコープ５で測定した後、オフアクシススコープ９下へステージ基準マーク８を送り込み、オフアクシススコープ９でステージ基準マーク８を測定する。これらにより、テンプレート３とオフアクシススコープ９の相対位置（所謂ベースライン量）が計測できる。これをもとに、インプリント装置は、グローバルアライメント結果をテンプレート３下へ反映し、インプリント処理を行う。スコープ５、ウエハステージ１、樹脂をウエハ２に吐出する吐出機構７等は、制御部Ｃによって制御される。以下、テンプレート及びインプリント装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

〔第１実施形態〕
図２を用いて、インプリント処理のフローを説明する。グローバルアライメント方式でもダイバイダイ方式でもテンプレート３が樹脂と接触する間におけるアライメントは同様であるため、ここではグローバルアライメント方式を前提として述べる。Ｓ１で、インプリント装置は、オフアクシススコープ９を用いてグローバルアライメントを行う。Ｓ２で、インプリント装置は、ウエハステージ１を駆動して、ウエハ２の第１のショット位置を吐出機構（ディスペンサー）７の下の吐出開始位置に移動させる。Ｓ３で、インプリント装置は、ウエハステージ１をスキャンさせつつ第１のショットに樹脂を吐出する。Ｓ４で、インプリント装置は、ウエハステージ１を駆動して第１のショットをテンプレート３の直下に移動させ、押印工程を開始する。押印工程において、ノズル２０は酸素をパージするためにヘリウム（Ｈｅ）を放出し、テンプレート３とウエハ２との間の空間をＨｅで満たした状態とする。

ここで、押印工程において樹脂がテンプレート３のパターンの凹部に充填される過程を説明する。図３は、テンプレート３のパターン領域において押印の開始からの時間経過に対して樹脂がテンプレート３のパターンを形成する凹部に充填される様子を示した概念図である。時間帯ａは、ウエハ２に滴下された樹脂がテンプレート３のパターンが存在する領域に広がる時間帯を示している。時間帯ａの長さは、滴下された樹脂とパターンとの位置によっても違いが生じる。時間帯ａが終了するとテンプレート３の凹部に対する樹脂の充填が開始される。図３Ａに示されるように、デバイスパターンの領域（第１領域）では、樹脂が急峻に充填される。これは樹脂の表面張力とテンプレート３における接触角及びパターンサイズで決まる毛細管力と閉じ込められた気体（理想的にはＨｅのみ）による圧力の平衡状態（実際は樹脂の重力も加わる）まで一瞬に充填が進むと考える。毛細管圧ΔＰは、パターンを便宜上円とすると次の式３で表される。ただし、Ｔは表面張力、θは接触角、ｒはパターン半径である。
ΔＰ＝２Ｔｃｏｓθ／ｒ・・・（３）

時間帯ｂは、前記気体が樹脂中に溶解する時間帯である。時間帯ｃは、Ｓ５のアライメント計測が行える時間帯を示しており、時刻ｄは、気体のマイクロバブルが樹脂中から消滅する等を考慮して予め実験などから決めたテンプレート３のデバイスパターンを形成する凹部において充填が終了する時刻（第１時刻）である。上述したように、アライメントマーク領域（第２領域）においてテンプレート３とショットとの間が樹脂で充填もしくはアライメントマークの凹部の大半が樹脂で満たされてしまうとアライメントマークを検出することが困難である。アライメント検出には異なる位相差の光が必要で、凹部のほとんどが充填されてしまうと、位相差はなくなってしまい検出が困難になる。そのためアライメント検出にはある程度充填されていない領域が必要である。アライメントマーク領域における樹脂の充填を、図３Ａに示されるデバイスパターン領域における樹脂の充填と同様に行うと、樹脂の充填中にアライメントができる時間は押印開始からの初期段階だけである。すなわち、アライメントマーク領域において、デバイスパターン領域と同様に樹脂を充填すると、樹脂の充填中の一部の時間帯でしかアライメント計測ができないことが分かる。アライメントマークの部分に金属膜を付けてアライメントマーク領域に樹脂が存在する状態でもマークのコントラストを保つ手法が提案されている。しかしながら、この手法は、金属膜の耐久性、テンプレート製造コストあるいは金属汚染の問題などを抱え、その実施が難しい。

第１実施形態における樹脂の充填の概念図を図３Ｂに示す。図３Ｂに示されるように、第１実施形態では、図３Ａと比べると時間帯ａが延ばされ、時間帯ｂの立ち上がりにおける充填率が下げられている。その結果、アライメント計測が可能な時間帯ｃを充填終了時刻ｄを越えたところまで延長する事が可能となっている。以下、その詳細について述べる。図４はテンプレート３をパターン面から見た図と側面図とアライメントマークの領域の拡大図である。テンプレート３には、メサ１００と呼ばれる母体から１５〜３０μｍ程度飛び出している凸部があり、このメサ１００の表面にインプリントするパターンが形成されている。さらに通常メサ部１００はデバイスパターンを有する領域１０２とスクライブ領域１０１が存在する。第１実施形態においては、スクライブ領域１０１は、アライメントマーク１０３を有する領域を含む。図３Ａは、デバイスパターンの領域１０２における充填の概念図であり、デバイスパターンの領域１０２におけるパターンの幅（パターンサイズ）はハーフピッチ数十ｎｍと非常に小さく、そのため毛細管圧は大きく樹脂の充填速度は速い。樹脂が充填された後、マイクロバブル等が０．１／ｃｍ^２以下になるまで十分な時間が経過した時点が充填の終了時刻として採用される。従来、アライメントマーク１０３もセグメント化し、サイズをデバイスパターン並に小さくすることで毛細管圧を大きくし、ショット全体の充填時間を早くすることで、スループットをあげることが考えられた。その様子を図５Ａに示す。デバイスパターン領域１０２とセグメント化されたアライメントマーク１０３は、拡大された凹部２０１，２０１に示されるようにほぼ同じ充填速度で樹脂２００の充填が終了する。

これに対して図５Ｂは、アライメントマーク１０３のパターンの凹部２０２における最小の幅が、デバイスパターン１０２の複数の凹部２０１の最大の幅よりも大きいようにパターン面が構成されている様子を示す。図５Ｂに示すようにパターンサイズを大きくしたアライメントマーク１０３の凹部２０２では、デバイスパターン１０２の凹部２０１で樹脂の充填が終わっても未だ樹脂の充填が終わっていない。このとき、アライメントマーク１０３のパターンサイズの大きさは、充填時間にもよるが、デバイスパターン１０２のパターンサイズより１桁程度以上大きなサイズとすることが適当である。

更に、図５Ｃは、アライメントマーク１０３のパターンの凹部２０３における最小の奥行きが、デバイスパターン１０２の複数の凹部２０１の最大の奥行きよりも長いようにパターン面が構成されている様子を示す。図５Ｃに示すように、デバイスパターン１０２の凹部２０１よりも深い凹部２０３のアライメントマーク１０３を作成することにより、アライメントマークの領域における充填時間を長くすることが可能である。凹部２０３の深さは、アライメント計測波長やその他屈折率など光学条件によっても異なるが、Simulationから半波長程度まで深くしたほうが検出光量として有利である。その他、図６Ａに示すように、パターンのサイズが小さくアライメントマーク１０３よりも樹脂が充填されやすい第３のパターン（ダミーパターン）１０４がアライメントマーク１０３を包囲するように配置してもよい。このようなダミーパターン１０４は本来ならアライメントマーク１０３に供給されるべき樹脂が周辺のダミーパターン１０４により容易に流れることで、アライメントマーク１０３における樹脂の充填速度を弱める。その結果、時間帯ａが延ばされるとともに、時間帯ｂの立ち上がりにおける樹脂の充填率が下げられ、アライメント計測が可能な時間帯ｃが延長される。更に図６Ｂに示されるように、アライメントマーク１０３を包囲する幅の大きな溝１０５を有する領域（第３領域）を配置してもよい。図６Ｂのアライメントマークを使用する場合、制御部Ｃは、ウエハの２のデバイスパターン領域に樹脂を吐出するように吐出機構７を制御する。ウエハの２のデバイスパターン領域に吐出された樹脂にテンプレート３が押し付けられると、溝１０５の外側の樹脂は、溝１０５を超えてウエハ２のアライメントマーク領域に進入する。この樹脂の移動によって樹脂がアライメントマーク領域まで広がる時間帯ａを長くすることが可能となり、その結果アライメント計測が可能な時間帯ｃを長くすることが可能である。前記一連の方法では、吐出された液滴の配置や量も重要なファクターになる。以上、押印工程におけるアライメントマーク領域の樹脂の充填を図３Ｂに示すようにするためのテンプレートについて述べた。これらの場合、アライメントマーク領域（第２領域）の凹部２０１が樹脂で充填される時刻（第２時刻）は、デバイスパターンの領域（第１領域）の凹部２０１が樹脂で充填される時刻（第１時刻）より後である。そこで、デバイスパターンの凹部２０１が樹脂で充填される第１時刻とアライメントマークの凹部２０１が樹脂で充填される第２時刻との間にアライメントマーク１０３を検出すると、スコープ５はアライメントマーク１０３を確実に検出することができる。

次に、テンプレート３に形成されたアライメントマーク１０３を検出するスコープ５について図７を用いて説明する。ウエハ２上のアライメントマーク（ウエハマーク）１２０とテンプレート３上のアライメントマーク（テンプレートマーク）１０３は樹脂２００を介して近接している。ここで、スコープ５の光源１２から出射し、合成プリズム１０により同軸上に合成させた計測光は、ウエハマーク１２０を照射する。ウエハマーク１２０は、テンプレートマーク１０３との相対位置によりモアレ信号が発生するように、例えば両マークで間隔の異なるピッチの格子状のマークを構成している。パターン形状としては図８に示すマーク１０６を使用する。マーク１０６は２つの異なるピッチＰ１、Ｐ２からなるマークをで、ウエハマーク１２０も同様なマーク１０６をＸ方向に回折光が飛ぶように配置させて使用する。但し、テンプレート側とウエハ側の対応するマークピッチは同じにならないようにする。Ｐ１のテンプレートマーク１０３と対向するウエハマーク１２０はピッチＰ２でなければならない。これら２セットのマークにより発生した２つのモアレ信号はスコープ５の結像光学系を通って、撮像素子１１上で結像する。合成プリズム１０としては、ハーフミラーを使用するか、又は、計測光に偏光を用いて偏光ビームスプリッタを使用する。テンプレートマーク１０３とウエハマーク１２０との位置関係より発生する２つのモアレ信号から、先に説明したようにテンプレート３の相対位置を求めることができる。そして、補正量を装置にフィードバックすることで、アライメント中、常時アライメントずれの補正駆動が可能である。またスコープ５を複数個インプリント装置内に持ち、それらスコープ５の観察位置に対応したテンプレートマーク１０３を複数個配置することにより、テンプレート３の変形も計測可能となる。補正駆動としてはウエハステージ１の駆動やテンプレート３の変形を是正するための是正部２１によるクローズド補正が行われる。是正部２１は、例えば、テンプレート３に対する圧力を変更することでテンプレート３の変形を是正する。Ｓ６で所定時間が経過して充填が終了する時刻ｄとなると、Ｓ７で、インプリント装置は、直ぐに照明系６により紫外線（ＵＶ）を照射して樹脂を硬化させる。このＵＶによる樹脂の硬化工程で前記補正駆動はストップしている。照明系６は、未硬化樹脂を硬化する光を未硬化樹脂に照射する照射手段である。ＵＶ照射が完了するとＳ８の離型工程で、テンプレート３とパターンが転写された樹脂とは切り離され、Ｓ９で次のショットに対するインプリント処理へと進む。以下、前記一連の工程を全ショットに対して繰り返す。

〔第２実施形態〕
第２実施形態では、アライメントマーク１０３の計測工程（Ｓ５）において使用するスコープ５が第１実施形態と異なる。図９は斜入射でアライメントマーク１０３を計測する第２実施形態のスコープ５の拡大図を示す。スコープ５を斜入射にする１つのメリットは、照明系６との干渉を避けるためである。ウエハ２上のウエハマーク１２０としてのマーク１０７，１０８とテンプレートマーク１０３とは樹脂２００を介して近接している。光源１２から合成プリズム１０により同軸上に合成させた光は、マーク１０７，１０８を照明する。マーク１０７，１０８は、テンプレートマーク１０３との相対位置によりモアレ信号が発生するように、例えば両マークで間隔の異なるピッチの格子状のマークを構成している。この場合、斜入射照明によってマーク１０７，１０８で回折した回折光を元のスコープ５の光軸に戻す必要がある。そのため図８に示すように、マーク１０７，１０８のピッチＰｙを調整してＹ方向に飛ぶ回折光をスコープ５の光軸に戻るように設計しておく。この時ピッチＰｙはスコープ５で使用する計測光の波長に依存するため設計にフィードバックする必要がある。これらマーク１０７，１０８は先のマーク１０６と同様、２種類の異なるピッチＰ１ｘのマークとピッチＰ２ｘのマークとからなっている。またテンプレートマークとしてのマーク１０６のピッチＰ１、Ｐ２とマーク１０７，１０８のピッチＰ１ｘ，Ｐ２ｘとの関係は第１実施形態と同様、逆の関係で設計してある。ここでマーク１０７とマーク１０８の違いは、モアレ信号に０次回折光が混入するかしないかであり、マーク１０８のような千鳥状のパターンを用いることで０次光をキャンセルすることができる。０次光をキャンセルすることで、２光束による１つの周波数のみのモアレ信号になるため、信号処理が簡単で精度も上がる。これにより発生した２つのモアレ信号はスコープ５の結像光学系を通って、撮像素子１１上で結像する。使用するスコープ５以外の構成は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

〔第３実施形態〕
第１及び第２実施形態では、ウエハマーク１２０とテンプレートマーク１０３との位置ずれからテンプレート３の位置ずれ又はテンプレート３の変形を計測し、計測された位置ずれと変形の補正について述べてきた。しかしながら、第１、第２実施形態ではステージ基準マーク８とは別に常にウエハマーク１２０が必要であること、またオフアクシスアライメントとは異なり、モアレアライメントはプロセス対応力に乏しい等の問題がある。これら問題の対策としてウエハマーク１２０を参照するのではなく、スコープ５内に配置した基準マークを参照してテンプレートマーク１０３の位置ずれを計測する方法がある。

図１０に示すように、テンプレートマーク１０３と光学的に共役な位置へ基準マークとするスリット１３を光源１２とテンプレート３の間に構成する。スリット１３は２つの異なるピッチＰ１’，Ｐ２’の回折スリット状になっている。光源１２から出射されスリット１３を通過した計測光は、合成プリズム１０により結像光学系へ導かれ、テンプレートマーク１０３（同じく２つの異なるピッチのマーク）上へ投影される。この際対向するテンプレートマーク１０３とスリット１３の像２セットとのピッチの関係は、それぞれが反対の関係となるように設計しておく。テンプレートマーク１０３は樹脂２００を介してウエハ２と近接している。この時ウエハ２の下地にはマークは存在しない。第１実施形態と同様、テンプレートマーク１０３の計測時、テンプレートマーク１０３の凹部には樹脂２００が未充填であるため、樹脂２００と接していないテンプレートマーク１０３の凹部のみで前記スリット像が反射される。そして、前記スリット像とテンプレートマーク１０３のモアレ回折光がスコープ５内の結像光学系に導かれる。スコープ５内の結像光学系を通過した後、撮像素子１１上でモアレ像が結像する。結像した２セットのモアレ信号を同時に観察する。スリット１３の像とテンプレートマーク１０３との相対位置関係により、テンプレート３の相対位置関係を算出することができる。つまり、スリット１３を基準としたときのテンプレート３の位置ずれ及び変形を常時、すなわち樹脂が塗布されていない場合においても計測することができる。第３実施形態では常時テンプレート３の計測が可能なため、樹脂が塗布されていない場合においてもテンプレート３の補正駆動を行う事ができる。

〔第４実施形態〕
第４実施形態では、第３実施形態と同様のスコープ５をテンプレート３に対して斜入射に配置する。その他の構成は第３実施形態と同様であるので説明を省略する。本実施形態においても、第３実施形態と同様に、スリット１３を基準としたときのテンプレート３の位置ずれ及び変形を常時、すなわち樹脂が塗布されていない場合においても計測することができる。また、常時テンプレート３の計測が可能なため、樹脂が塗布されていない場合においてもテンプレート３の補正駆動を行う事ができる。

〔第５実施形態〕
第５実施形態における樹脂の充填の概念図を図３Ｃに示す。本実施形態の特徴は、時間帯ｂにおいてＨｅが樹脂に溶解している途中で、Ｈｅの溶解を妨げるあるいは毛細管力を弱めるなどの方法で樹脂の充填を抑制あるいは止めてしまうことにある。図３Ｃではある時間を境に充填が止まるように描いているが、図３Ｃはあくまで概念図であり、本実施形態の意図するところは充填速度を抑制することで、所定の充填終了時刻ｄに対し大幅にアライメント計測可能時間ｃを延ばすところにある。

Ｓ１〜Ｓ４までの工程は、第１実施形態と同様である。Ｓ５で、アライメント工程に進む。アライメント工程では、図１１Ａに示すように、スコープ５からアライメントマークの計測光としてＵＶ光を出射する。そして、図７に示したように、ウエハマーク１２０とテンプレートマーク１０３とのモアレ回折光によるテンプレート３の位置ずれ、変形を計測し、テンプレート３の位置ずれや変形の補正をクローズドループで行う。スコープ５の光源１２から出射されるＵＶ光の波長は、照明系６が照射する光の波長と同じもの、あるいは樹脂２００が架橋反応をする波長帯域であれば何でも良い。従ってスコープ５は前記ＵＶ光の波長で設計されている。

スコープ５から照射したＵＶ光の照射領域はテンプレートマーク１０３領域のみに限定されており、ウエハマーク１２０とテンプレートマーク１０３に挟まれた領域の樹脂２００は硬化が進むことになる。そのためテンプレートマーク１０３領域以外では樹脂の充填が進むが、テンプレートマーク１０３領域では樹脂の充填が抑制あるいは停止することになる。スコープ５よりＵＶ照射するタイミングは、樹脂のＵＶ硬化速度と樹脂の拡散速度や充填速度の関係にもよる。しかし、テンプレートマーク１０３全領域に樹脂２００が広がる前にＵＶ照射してしまうと、樹脂が均一でない状態で硬化し、アライメント計測の誤差が生じたり離型が円滑に行われなかったりすることがある。従ってテンプレートマーク１０３全領域に樹脂２００が十分広がった時刻からテンプレートマーク１０３凹部内に樹脂が充填される途中までの時間帯、すなわち時間帯ｂが望ましい。その後、所定の充填時間が終了し（Ｓ６）、照明系６によるＵＶ硬化工程（Ｓ７）が始まるまでアライメント計測及びテンプレートの位置ずれ補正や変形補正をクローズドループで行い、その後は第１実施形態と同様な離型以降の工程へ移る。第５実施形態において、スコープ５が斜入射の場合でも第２実施形態と同様にアライメント計測及び補正が可能である。また、第３、第４実施形態と同様にテンプレートマークと基準スリットとのアライメント計測を行うスコープ５を使用することができる。

〔第６実施形態〕
第５実施形態では、樹脂の充填速度を抑制するための光とアライメントマークの計測光とは同じＵＶ光を使用した。第６実施形態では、アライメントマークの計測光として樹脂の充填速度を抑制するためのＵＶ光とは異なる波長の光を使用する場合について説明する。アライメントマークの計測光の波長を樹脂がＵＶ硬化しない波長にすることで、アライメントマーク領域の樹脂硬化とアライメント計測とを独立にしかも並行して行うことで、スループットを損なわずより正確に樹脂の充填速度を制御することが可能となる。

Ｓ１〜Ｓ４までの工程は、第１実施形態と同様である。Ｓ５で、アライメント工程に進む。アライメント工程では、図１１Ｂに示すフローのように、スコープ５の光源１２から計測光を出射し、第５実施形態同様アライメント計測及びテンプレートの位置ずれ補正やテンプレート変形補正をクローズドループで行う。但し、第６実施形態のスコープ５は前記アライメントマークの計測光の波長で設計されている。また後述するように、ＵＶ光のモアレ回折光も同時に撮像素子１１に混入するため、撮像素子１１の直前でバンドパスフィルターを入れるなどして計測光のみを通過させる方が計測精度の観点からは望ましい。スコープ５の光源１２から出射される計測光の波長は、樹脂２００が架橋反応を起こさない波長帯域のものを使用する。ほぼ同時に別途の光源からＵＶ光を照射する。ＵＶ光の照射はテンプレートマーク１０３領域のみに限定されており、テンプレートマーク１０３領域内の樹脂２００は硬化が進む。また独立にＵＶ光の照射をコントロールする事で、樹脂の硬化速度を最適に制御することが可能となる。

スコープ５よりＵＶ照射するタイミングは、第５実施形態同様テンプレートマーク１０３全領域に樹脂２００が十分広がった時刻からテンプレートマーク１０３凹部の奥行き全部に樹脂が充填される途中までの時間が望ましい。アライメント計測に関しては特にタイミングは問わない。また本アライメント計測画像を利用して樹脂２００の拡散状態をモニターすることで、ＵＶ照射のタイミングをリアルタイムに装置にフィードバックすることも可能である。第６実施形態において、スコープ５が斜入射の場合でも第２実施形態と同様にアライメント計測及び補正が可能である。また、第３、第４実施形態と同様にテンプレートマークと基準スリットとのアライメント計測を行うスコープ５を使用することができる。

［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、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）にパターンを転写（形成）する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを転写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、パターンを転写された基板を加工する他の処理を含みうる。以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形及び変更が可能である。

Claims (10)

1. 基板に吐出された未硬化樹脂と型とを互いに押し付けてパターンを該基板に形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記未硬化樹脂を前記基板に吐出する吐出機構と、
   前記型のパターン面に配置されたアライメントマークを検出する検出器と、
   制御部と、
   を備え、
   前記パターン面は、デバイスパターンを有する第１領域と前記アライメントマークを有する第２領域とを含み、前記未硬化樹脂と前記型とが互いに押し付けられた場合に、前記第１領域の凹部が前記未硬化樹脂で充填される第１時刻より、前記第２領域の凹部が前記未硬化樹脂で充填される第２時刻が後になるように構成され、
   前記制御部は、
   前記デバイスパターンの凹部と前記アライメントマークの凹部とが充填される量の前記未硬化樹脂を前記基板に吐出するように前記吐出機構を制御し、
   前記第１時刻と前記第２時刻との間に前記アライメントマークを検出するように前記検出器を制御する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記アライメントマークの凹部における最小の幅が、前記デバイスパターンの凹部における最大の幅よりも大きいように、前記パターン面が構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記アライメントマークの凹部における最小の奥行きが、前記デバイスパターンの凹部における最大の奥行きよりも大きいように、前記パターン面が構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
4. 前記パターン面は、前記アライメントマークを包囲する第３のパターンを有する領域をさらに含み、
   前記第３のパターンの凹部における最大の幅が、前記アライメントマークの凹部における最小の幅よりも小さいように、前記パターン面が構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
5. 基板に吐出された未硬化樹脂と型とを互いに押し付けてパターンを該基板に形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記未硬化樹脂を前記基板に吐出する吐出機構と、
   前記型のパターン面に配置されたアライメントマークを検出する検出器と、
   制御部と、
   を備え、
   前記パターン面は、デバイスパターンを有する第１領域と前記アライメントマークを有する第２領域と前記アライメントマークを包囲する溝を有する第３領域とを含み、
   前記制御部は、
   前記第１領域の凹部と前記第２領域の凹部と前記第３領域の凹部とが充填される量の前記未硬化樹脂を前記第１領域に吐出するように前記吐出機構を制御し、
   前記未硬化樹脂と前記型とが互いに押し付けられて前記第１領域の凹部に前記未硬化樹脂が充填される第１時刻と、前記未硬化樹脂と前記型とが互いに押し付けられて前記未硬化樹脂が前記第１領域から前記第２領域を越えて前記第３領域の凹部に充填される第２時刻との間に前記アライメントマークを検出するように前記検出器を制御する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
6. 基板に吐出された未硬化樹脂と型とを互いに押し付けてパターンを該基板に形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記未硬化樹脂を前記基板に吐出する吐出機構と、
   前記型のパターン面に配置されたアライメントマークを検出する検出器と、
   前記未硬化樹脂を硬化する光を前記未硬化樹脂に照射する照射手段と、
   制御部と、
   を備え、
   前記パターン面は、デバイスパターンを有する第１領域と前記アライメントマークを有する第２領域とを含み、
   前記制御部は、
   前記第１領域の凹部と前記第２領域の凹部とが充填される量の前記未硬化樹脂を前記基板に吐出するように前記吐出機構を制御し、
   前記未硬化樹脂と前記型とが互いに押し付けられて前記第２領域の凹部に前記未硬化樹脂が入り込んだ後であって、かつ、前記第２領域の凹部が前記未硬化樹脂で充填される前に、前記光を照射して前記第２領域の凹部内の未硬化樹脂を硬化するように、前記照射手段を制御し、
   前記第２領域の凹部内の前記未硬化樹脂が硬化した状態で前記アライメントマークを検出するように前記検出器を制御する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
7. 前記第１領域の凹部に前記未硬化樹脂が充填された後に、前記未硬化樹脂を硬化する光を前記第１領域の凹部内の前記未硬化樹脂に照射する照射手段を有する、ことを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
8. 前記検出器は、前記光を用いて前記アライメントマークを検出する、ことを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてパタ−ンを基板に形成する工程と、
   前記工程で前記パタ−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。
10. 基板に吐出された未硬化樹脂と型とを互いに押し付けてパターンを該基板に形成するインプリント処理を行うインプリント装置で使用されるテンプレートであって、
    デバイスパターンを有する第１領域とアライメントマークを有する第２領域とを含むパターン面を有し、
    前記パターン面は、前記未硬化樹脂と前記型とが互いに押し付けられた場合に、前記第１領域の凹部が前記未硬化樹脂で充填される第１時刻より、前記第２領域の凹部が前記未硬化樹脂で充填される第２時刻が後になるように、構成されている、
    ことを特徴とするテンプレート。

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