JP2011253839A - リソグラフィ装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原版と基板とのアライメントとの点で有利なリソグラフィ装置を提供する。
【解決手段】原版に形成された第１のマーク、及び、前記原版を介して前記基板の上の複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークを検出する第１の検出部と、前記原版を介さずに第２のマークを検出する第２の検出部と、前記原版のパターンを前記基板に転写するための処理を行う処理部と、を有し、前記処理部は、前記第２の検出部による前記第２のマークの検出結果の一部を統計処理して前記複数のショット領域の配列を表す統計量を求める処理と、前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記統計量から求められる前記複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークの位置と、前記第２の検出部によって検出された前記複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークの位置との差分を求める処理と、を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。

近年、微細なパターンの形成を可能にするインプリント技術は、様々なデバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体デバイス、液晶デバイス、ＣＣＤなどの撮像デバイス、磁気ヘッドなど）を製造するための技術として注目されている。インプリント技術は、シリコンウエハやガラスプレートなどの基板の上の樹脂に微細なパターンが形成された原版（モールド）を押し付けた状態で、樹脂を硬化させて基板に微細なパターンを転写する。

インプリント技術には、幾つかの樹脂硬化法があり、かかる樹脂硬化法の１つとして光硬化法が知られている。光硬化法では、紫外線硬化型の樹脂に透明なモールドを押し付けた状態で紫外線を照射し、樹脂を感光及び硬化させてからモールドを剥離（離型）する。光硬化法によるインプリント技術は、比較的容易に温度を制御できることや透明なモールド越しに基板に形成されたアライメントマークなどを検出することができることなどから、デバイスの製造に適している。

インプリント技術を用いたリソグラフィ装置（インプリント装置）においては、ステップアンドフラッシュ式インプリントリソグラフィ（ＳＦＩＬ）を応用した装置がデバイスの製造の点で有利である（特許文献１参照）。このようなインプリント装置では、基板とモールドとのアライメント（位置合わせ）方式として、ダイバイダイアライメント方式が採用されている。ダイバイダイアライメント方式とは、基板の上の複数のショット領域ごとに、かかるショット領域に形成されたマークを光学的に検出して基板とモールド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。一方、原版（レチクル又はマスク）のパターンを基板に投影する投影光学系を備えた露光装置のアライメント方式としては、グローバルアライメント方式が一般的である。グローバルアライメント方式とは、代表的な幾つかのショット領域（サンプルショット領域）に形成されたマークの検出結果を統計処理して得られる指標に従って（即ち、全てのショット領域に対して同一の指標で）アライメントを行うアライメント方式である。

また、インプリント装置では、基板の上の樹脂にモールドを押し付けた際に、モールドのパターン（凹部）に空気などが残存していると、基板に転写されるパターンに歪みなどが生じ、パターンを正確に転写することができない。そこで、基板の上の樹脂にモールドを押し付ける際に、樹脂に対して溶解性が高い気体（ヘリウムなど）を基板とモールドとの間の空間に供給して、モールドのパターン（凹部）に空気が残存することを低減する技術が提案されている（特許文献２参照）。

特許第４１８５９４１号公報 特表２００７−５０９７６９号公報

しかしながら、基板の外周部のショット領域に形成されたマークは、下地層の膜減りなどのプロセス（研磨工程（ＣＭＰ）など）要因によって、マークの形状が変形する場合がある。このように変形したマークも用いるダイバイダイアライメント方式では、基板とモールドとを正しくアライメントすることができない場合がある。

また、グローバルアライメント方式においては、基板の上の樹脂にモールドを押し付ける際にはショット領域に形成されたマークを検出せず、統計処理から得られる指標に基づいてアライメントが行われる。但し、インプリント装置では、基板の上の樹脂にモールドを押し付ける際の反力に起因してモールドや基板に位置ずれ及び変形が生じることがある。従って、インプリント装置にグローバルアライメント方式を適用してアライメントを行ったとしても、モールドや基板の目標位置に対して位置ずれや変形による誤差成分が含まれてしまうため、基板とモールドとを正しくアライメントすることができない。

更に、インプリント装置では、基板とモールドとの間の空間に供給された樹脂に対して溶解性が高い溶解性気体が、基板を保持するステージの位置を計測する干渉計の計測光路に流入することがある。干渉計の計測光路に溶解性気体が流入すると、干渉計の計測光路の屈折率が変化し、干渉計によるステージの位置の計測に誤差が生じてステージの位置制御の精度が低下するため、グローバルアライメント方式においては大きな不利となる。このような問題は、インプリント装置だけではなく、原版のパターンを基板に転写する際にステージの位置制御の精度が低下するようなリソグラフィ装置に生じるものである。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、原版と基板とのアライメントとの点で有利なリソグラフィ装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのリソグラフィ装置は、原版のパターンを基板に転写するリソグラフィ装置であって、前記原版に形成された第１のマーク、及び、前記原版を介して前記基板の上の複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークを検出する第１の検出部と、前記原版を介さずに前記複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークを検出する第２の検出部と、前記原版のパターンを前記基板に転写するための処理を行う処理部と、を有し、前記処理部は、前記第２の検出部によって前記第２のマークを検出する処理と、前記第２の検出部による前記第２のマークの検出結果の一部を統計処理して前記複数のショット領域の配列を表す統計量を求める処理と、前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記統計量から求められる前記複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークの位置と、前記第２の検出部によって検出された前記複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークの位置との差分を求める処理と、前記第１の検出部によって前記第１のマーク及び前記第２のマークを検出して、前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記第１の検出部によって検出される前記第１のマークの位置と前記第２のマークの位置とのずれ量が対応するショット領域の前記差分となるように、前記原版と前記基板との位置関係を調整しながら、前記原版のパターンを前記複数のショット領域のそれぞれに転写する処理と、を行うことを特徴とする。

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、原版と基板とのアライメントとの点で有利なリソグラフィ装置を提供することができる。

本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。 基板の上のショット領域を模式的に示す図である。 図１に示すインプリント装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図３に示すＳ３０６のグローバル補正値の算出を説明するための図である。 基板の上のショット領域を模式的に示す図である。 本発明の一側面としてのインプリント装置の別の構成を示す概略図である。 図６に示すインプリント装置の動作を説明するためのフローチャートである。

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。

図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置１の構成を示す概略図である。インプリント装置１は、原版としてのモールドのパターンを基板に転写するリソグラフィ装置であって、基板に塗布された樹脂にモールドを押し付けた状態で樹脂を硬化させ、硬化した樹脂からモールドを剥離するインプリント処理を行う。

インプリント装置１は、基板ステージ１０２と、モールドステージ１０６と、構造体１０８と、照射部１１０と、樹脂供給部１１２と、気体供給部１１４と、干渉計１１６と、第１の検出部１１８と、第２の検出部１２０と、制御部１２２とを有する。

基板ステージ１０２は、基板チャックを介して、シリコンウエハやガラスプレートなどの基板ＳＴを保持（吸着）し、基板ＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動して所定の位置に位置決めする。また、基板ステージ１０２には、基板ステージ１０２の基準となる基準部材１０４が配置され、基準部材１０４には、アライメントマークＡＭ１が形成されている。

基板ＳＴの上には、モールドＭＯのパターンが転写される複数のショット領域が配列されており、図２に示すように、それぞれのショット領域ＳＲには、パターンの転写領域ＴＲの外周に、アライメントマーク（第２のマーク）ＡＭ２が形成されている。ここで、図２は、基板ＳＴの上のショット領域ＳＲを模式的に示す図である。

モールドステージ１０６は、構造体１０８に設けられ、モールドチャックを介して、モールドＭＯを保持（吸着）し、モールドＭＯをＺ軸方向に駆動する。モールドステージ１０６は、モールドＭＯをＺ軸マイナス方向（下方向）に駆動することによって、基板ＳＴの上の樹脂ＲＳにモールドＭＯを押し付ける。また、モールドステージ１０６は、モールドＭＯをＺ軸プラス方向（上方向）に駆動することによって、基板ＳＴの上の硬化した樹脂ＲＳからモールドＭＯを剥離する。

モールドＭＯは、照射部１１０からの光を透過する材料で構成され、基板ＳＴに転写すべきパターン（凹凸パターン）が形成されたパターン面を有する。モールドＭＯには、基板ＳＴの上のショット領域ＳＲに形成されたアライメントマークＡＭ２と対応する位置に、アライメントマーク（第１のマーク）ＡＭ３が形成されている。

照射部１１０は、構造体１０８に設けられ、光源やレンズなどの光学系を含み、基板ＳＴの上の樹脂ＲＳにモールドＭＯを押し付けた状態において（即ち、モールドＭＯを介して）、樹脂ＲＳに光（紫外線）を照射する。

樹脂供給部１１２は、樹脂ＲＳを液滴として吐出する複数のディスペンサを含み、基板ＳＴの上のショット領域ＳＲ（転写領域ＴＲ）に樹脂ＲＳを供給（塗布）する。具体的には、樹脂供給部１１２を構成するディスペンサから樹脂ＲＳをと出しながら基板ステージ１０２を駆動（スキャン駆動やステップ駆動）することで、基板ＳＴの上に樹脂ＲＳを塗布する。

気体供給部１１４は、気体を供給する供給口１１４ａと、気体を回収する回収口１１４ｂとを含み、基板ＳＴとモールドＭＯとの間の空間に、予め定められた気体を供給する。予め定められた気体とは、具体的には、樹脂ＲＳに対して高い溶解性を有する溶解性気体（例えば、ヘリウムや二酸化炭素など）である。気体供給部１１４は、基板ＳＴの上の樹脂ＲＳにモールドＭＯを押し付ける、即ち、インプリント処理を行う際に、基板ＳＴとモールドＭＯとの間の空間に溶解性気体を供給することで、モールドＭＯのパターン（凹部）に空気が残存することを低減する。この際、気体供給部１１４は、基板ＳＴとモールドＭＯとの間の空間に供給した溶解性気体を回収口１１４ｂで回収することで、干渉計１１６から照射される光の光路（計測光路）に溶解性気体が流入することを抑えている。また、気体供給部１１４は、第２の検出部１２０がアライメントマークＡＭ２を検出する際には、基板ＳＴとモールドＭＯとの間の空間への溶解性気体の供給を停止する。

干渉計１１６は、基板ステージ１０２に設けられた干渉計ミラーに光を照射する光源と、かかる干渉計ミラーで反射される光を受光する受光素子とを含み、基板ステージ１０２の位置を計測する。

第１の検出部１１８は、モールドＭＯに形成されたアライメントマークＡＭ３、及び、モールドＭＯを介して基板ＳＴの上の複数のショット領域ＳＲのそれぞれに形成されたアライメントマークＡＭ２を検出する。換言すれば、第１の検出部１１８は、モールドＭＯ（アライメントマークＡＭ３）と基板ＳＴ（アライメントマークＡＭ２）との相対的な位置関係を検出する。第１の検出部１１８は、例えば、アライメントマークＡＭ２及びＡＭ３からの干渉信号やモアレなどの相乗効果による信号を検出するセンサを含む。

第２の検出部１２０は、モールドＭＯを介さずに基板ＳＴの上の複数のショット領域ＳＲのそれぞれに形成されたアライメントマークＡＭ２を検出する。なお、第２の検出部１２０は、図１に示すように、構造体１０８やモールドＭＯから離れた位置に配置されているため、アライメントマークＡＭ２を検出する際には、基板ＳＴを保持する基板ステージ１０２を破線で示す位置に配置（駆動）する必要がある。第２の検出部１２０は、例えば、結像光学系を介して、アライメントマークＡＭ２を画像として検出するセンサを含む。

ここでは、第１の検出部１１８と第２の検出部１２０がアライメントマークＡＭ２の同一パターンを検出する例を説明する。但し、アライメントマークＡＭ２に第１の検出部１１８及び第２の検出部１２０のそれぞれに適したパターンを形成し、それぞれの検出部が異なるパターンを検出してもよい。

制御部１２２は、ＣＰＵやメモリを含み、インプリント装置１の各処理（モールドＭＯのパターンを基板ＳＴに転写するための処理）を行う処理部として機能する（即ち、インプリント装置１を動作させる）。例えば、制御部１２２は、干渉計１１６による計測結果、第１の検出部１１８による検出結果、第２の検出部１２０による検出結果などに基づいて、基板ステージ１０２の位置制御を行う。なお、インプリント装置１では、上述したように、気体供給部１１４から供給された溶解性気体が干渉計１１６の計測光路に流入することを抑えている。但し、基板ＳＴとモールドＭＯとの間の空間を密閉しているわけではないため、微量の溶解性気体が干渉計１１６の計測光路に流入する可能性がある。これにより、インプリント処理を行う際の基板ステージ１０２の位置制御が行えなくなるわけではないが、デバイスの製造に要求される精度で基板ステージ１０２の位置制御を行うことは難しい。一方、第２の検出部１２０によってアライメントマークＡＭ２を検出する際には、上述したように、気体供給部１１４からの溶解性気体の供給が停止され、且つ、基板ステージ１０２が基板ＳＴとモールドＭＯとの間の空間から離れた位置に配置されている。従って、干渉計１１６の計測光路に溶解性気体が流入することはなく、基板ステージ１０２の位置制御を高精度に行うことができる。このように、インプリント装置１では、第１の検出部１１８でアライメントマークＡＭ２を検出する際の基板ステージ１０２の位置制御の精度は、第２の検出部１２０でアライメントマークＡＭ２を検出する際の基板ステージ１０２の位置制御の精度よりも低い。

以下、図３を参照して、インプリント装置１の動作、即ち、モールドＭＯのパターンを基板ＳＴに転写するインプリント処理について説明する。図３に示すインプリント装置１の動作は、制御部１２２がインプリント装置１の各部を統括的に制御することによって行われる。

なお、本実施形態のインプリント装置１では、基板ＳＴとモールドＭＯとのアライメント（位置合わせ）方式として、グローバルアライメント方式とダイバイダイアライメント方式とを組み合わせた新たなアライメント方式を採用する。従来のダイバイダイアライメント方式では、基板ＳＴの上のショット領域ごとに、第１の検出部１１８によってアライメントマークＡＭ２及びＡＭ３を検出する。そして、アライメントマークＡＭ２の位置とアライメントマークＡＭ３との位置が一致する（重なる）ように基板ステージ１０２を駆動して基板ＳＴとモールドＭＯとのアライメントを行う。従って、基板ＳＴの下地層の要因によって第１の検出部１１８の検出位置に誤差が生じる検出をすると、基板ＳＴとモールドＭＯとを正しくアライメントすることができない。一方、従来のグローバルアライメント方式では、基板ＳＴの上の樹脂にモールドＭＯを押し付ける際に基板ＳＴやモールドＭＯに位置ずれ及び変形が生じるため、基板ＳＴとモールドＭＯとを正しくアライメントすることができない。また、上述したように、インプリント処理を行う際の基板ステージ１０２の位置制御の精度は、サンプルショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２を検出する際の基板ステージ１０２の位置制御の精度よりも低い。従って、サンプルショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２の検出結果を統計処理して得られる指標に従ってアライメントを行っても、インプリント処理を行う際の基板ステージの位置制御の精度が低いため、正しくアライメントを行うことができない。

そこで、本実施形態のアライメント方式では、まず、グローバルアライメント方式と同様に、サンプルショット領域に形成されたアライメントマークの検出結果を統計処理してショット領域に形成されたアライメントマークの位置を予め求める。次に、基板の上の複数のショット領域のそれぞれについて、統計処理から求められたアライメントマークの位置と、検出されたアライメントマークの位置との差分を求める。そして、モールドに形成されたアライメントマークの位置とショット領域に形成されたアライメントマークの位置とのずれ量が求めた差分となるように、モールドと基板との位置関係を調整する。なお、本実施形態では、インプリント処理を行う際には、モールド（に形成されたアライメントマーク）の位置と基板（に形成されたアライメントマーク）の位置とを検出しながら基板ステージの位置を調整するため、高精度な基板ステージの位置制御は必要ない。

Ｓ３０２では、インプリント装置１にモールドＭＯのパターンを転写する基板ＳＴを搬入し、かかる基板ＳＴを基板ステージ１０２に保持させる。

Ｓ３０４では、基板ステージ１０２（基板ＳＴ）を第２の検出部１２０の視野内（図１において破線で示す位置）に配置（駆動）し、第２の検出部１２０によって基板ＳＴの上の複数のショット領域のそれぞれに形成されたアライメントマークＡＭ２を検出する。この際、干渉計１１６の計測結果に基づいて基板ステージ１０２の位置制御が行われており、干渉計１１６の計測精度がグローバルアライメントによる基板ステージ１０２の位置制御の精度の基準となる。従って、第２の検出部１２０によってアライメントマークＡＭ２を検出している間は、干渉計１１６を支持する定盤の変形及び振動や測長空間の揺らぎを排除することが好ましく、干渉計１１６の代わりに、例えば、平面エンコーダなどを用いることも有効である。

Ｓ３０６では、第２の検出部１２０によるアライメントマークＡＭ２の検出結果を統計処理して基板ＳＴの上の複数のショット領域の配列を表す統計量、即ち、グローバル補正値（指標）を算出する。グローバル補正値は、従来のグローバルアライメント方式と同様に算出することができる。例えば、図４に示すように、基板ＳＴの上の複数のショット領域ＳＲのうちアライメントマークＡＭ２の劣化が少ない幾つかのショット領域をサンプルショット領域ＳＳとして予め選択（設定）する。そして、第２の検出部１２０によるサンプルショット領域ＳＳのそれぞれに形成されたアライメントマークＡＭ２の検出結果からグローバル補正値を算出する。なお、グローバル補正値は、基板ＳＴの上の複数のショット領域のそれぞれのシフト成分、倍率成分及び回転成分の少なくとも１つを含む。

ここで、グローバル補正値の算出について具体的に説明する。なお、本実施形態では、ショット領域の中心位置の設計位置（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）とショット領域の中心位置の検出位置（Ｐ_ｃｘ，Ｐ_ｃｙ）とは、以下の式１及び式２の関係にあると近似する。

式１及び式２（の係数）から、グローバル補正値として、基板ＳＴの上の複数のショット領域の配列を表す統計量であるシフト成分（Ｓ_ｘ，Ｓ_ｙ）、倍率成分（Ｍ_ｘ，Ｍ_ｙ）及び回転成分（Ｒ_ｘ，Ｒ_ｙ）を算出する。具体的には、式１及び式２の係数を、サンプルショット領域の中心位置の設計位置（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）と検出位置（Ｐ_ｃｘ，Ｐ_ｃｙ）を用いて公知の最小自乗法で求める。ここで、サンプルショット領域の中心位置の検出位置（Ｐ_ｃｘ，Ｐ_ｃｙ）は、第２の検出部１２０によるアライメントマークＡＭ２の検出結果のずれ量（設計位置からのずれ量）の平均であり、以下の式３及び式４から算出される。

式３及び式４において、（Ｘ_ｍ［ｊ］，Ｙ_ｍ［ｊ］）は、ｊ番目のアライメントマークＡＭ２の設計位置、（Ｐ_ｍｘ［ｊ］，Ｐ_ｍｙ［ｊ］）は、ｊ番目のアライメントマークＡＭ２の検出位置である。また、（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）は、サンプルショット領域の中心位置の設計位置、Ｎ_ｊは、サンプルショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２の数である。

Ｓ３０８では、グローバル補正値から求められるアライメントマークＡＭ２の位置と、Ｓ３０４において第２の検出部１２０によって検出されたアライメントマークＡＭ２の位置との差分、即ち、ダイバイダイ補正値を算出する。なお、ダイバイダイ補正値は、基板ＳＴの上の複数のショット領域のそれぞれについて算出する。

ここで、ダイバイダイ補正値の算出について具体的に説明する。まず、グローバル補正値に基づいて、以下の式５及び式６から、基板ＳＴの上の複数のショット領域のそれぞれに形成されたアライメントマークＡＭ２の位置（Ｑ_ｘ，Ｑ_ｙ）を求める。

式５及び式６において、（Ｓ_ｘ，Ｓ_ｙ，Ｍ_ｘ，Ｍ_ｙ，Ｒ_ｘ，Ｒ_ｙ）は、Ｓ３０６で算出したグローバル補正値、（Ｘ_ｓｍ，Ｙ_ｓｍ）は、図２に示す座標系におけるショット領域の中心からのアライメントマークＡＭ２の設計位置である。

そして、式５及び式６から求めたアライメントマークＡＭ２の位置（Ｑ_ｘ，Ｑ_ｙ）と、アライメントマークＡＭ２の検出位置（Ｐ_ｍｘ，Ｐ_ｍｙ）との差分であるダイバイダイ補正値（Ｄ_ｘ，Ｄ_ｙ）を、以下の式７及び式８から算出する。

このように、グローバル補正値やダイバイダイ補正値は、気体供給部１１４からの溶解性気体の供給が停止され、且つ、基板ステージ１０２が気体供給部１１４から離れた位置に配置されているときの第２の検出部１２０による検出結果から算出される。換言すれば、グローバル補正値やダイバイダイ補正値は、基板ステージ１０２の位置制御が高精度に行われているときの第２の検出部１２０による検出結果に基づいて算出される。

Ｓ３１０では、基板ＳＴを保持する基板ステージ１０２をモールドＭＯの下に配置し、気体供給部１１４によって基板ＳＴとモールドＭＯとの間の空間に溶解性気体を供給する。具体的には、基板ＳＴとモールドＭＯとの間の空間に対して、気体供給部１１４の供給口１１４ａから溶解性気体を供給しながら、かかる溶解性気体を気体供給部１１４の回収口１１４ｂから回収する。

Ｓ３１２では、樹脂供給部１１２によって基板ＳＴの上の対象ショット領域（これからモールドＭＯのパターンを転写するショット領域）に樹脂ＲＳを塗布（供給）する。

Ｓ３１４では、モールドＭＯを下方向に駆動して、基板ＳＴの上の対象ショット領域に塗布された樹脂にモールドＭＯを押し付ける（モールドＭＯを押印する）。

Ｓ３１６では、基板ＳＴとモールドＭＯとのアライメントを行う。具体的には、第１の検出部１１８によってモールドＭＯに形成されたアライメントマークＡＭ３及び基板ＳＴの上の対象ショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２を検出する。そして、モールドＭＯに形成されたアライメントマークＡＭ３と対象ショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２とのずれ量がＳ３０８で算出した対象ショット領域のダイバイダイ補正値となるように、基板ＳＴとモールドＭＯとの位置関係を調整する。換言すれば、モールドＭＯに形成されたアライメントマークＡＭ３と対象ショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２とがダイバイダイ補正値だけずれるように、基板ＳＴとモールドＭＯとの位置関係を調整する。ここで、基板ＳＴとモールドＭＯとのアライメントにおいて目標となるずれ量（Ｔ_ｘ，Ｔ_ｙ）は、以下の式９及び式１０で表される。但し、モールドＭＯに形成されたアライメントマークＡＭ３の検出位置を（Ｐ_ｔｘ，Ｐ_ｔｙ）、対象ショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２の検出位置を（Ｐ_ｍｘ，Ｐ_ｍｙ）とする。

なお、Ｓ３１６においては、第１の検出部１１８によるアライメントマークＡＭ２及びＡＭ３の検出結果に基づいて、基板ステージ１０２の位置をフィードバック制御する。従って、気体供給部１１４から供給される溶解性気体が干渉計１１６から照射される光の光路に流入して干渉計１１６に誤差が生じたとしても、基板ＳＴとモールドＭＯとのアライメントの精度（位置合わせ精度）に影響を与えることはない。また、本実施形態では、対象ショット領域に塗布された樹脂ＲＳにモールドＭＯを押し付けた後で基板ＳＴとモールドＭＯとのアライメントを行っている。但し、モールドＭＯを基板ＳＴに近接させながら（即ち、モールドＭＯを樹脂ＲＳに押し付けずに）、基板ＳＴとモールドＭＯとのアライメントを行ってもよい。

Ｓ３１８では、基板ＳＴの上の対象ショット領域に対して、モールドＭＯのパターンの転写を行う。具体的には、対象ショット領域に塗布された樹脂ＲＳにモールドＭＯを押し付けた状態において、照射部１１０によって樹脂ＲＳに光を照射して樹脂ＲＳを硬化させる。そして、モールドＭＯを上方向に駆動して硬化した樹脂ＲＳからモールドＭＯを剥離することで、対象ショット領域にモールドＭＯのパターンが転写される。

Ｓ３２０では、基板ＳＴの上の全てのショット領域に対してモールドＭＯのパターンの転写（インプリント処理）を行ったかどうかを判定する。基板ＳＴの上の全てのショット領域に対してインプリント処理を行っていない場合には、Ｓ３１２に移行し、モールドＭＯのパターンを転写すべき次のショット領域（対象ショット領域）に樹脂ＲＳを塗布する。一方、基板ＳＴの上の全てのショット領域に対してインプリント処理を行った場合には、Ｓ３２２に移行する。

Ｓ３２２では、気体供給部１１４によって基板ＳＴとモールドＭＯとの間の空間に供給された溶解性気体を回収する。具体的には、気体供給部１１４の供給口１１４ａからの溶解性気体の供給を停止し、基板ＳＴとモールドＭＯとの間の空間に供給された溶解性気体を気体供給部１１４の回収口１１４ｂから回収する。

Ｓ３２４では、インプリント装置１から、全てのショット領域にモールドＭＯのパターンが転写された基板ＳＴを搬出して、動作を終了する。

このように、本実施形態では、インプリント処理の際に、第１の検出部１１８によって検出されるアライメントマークＡＭ２の位置とアライメントマークＡＭ２の位置とがダイバイダイ補正値だけずれるように、基板ＳＴとモールドＭＯとの位置関係を調整する。換言すれば、第１の検出部１１８によって検出するアライメントマークＡＭ２の位置の誤差をダイバイダイ補正値によって補正している。従って、インプリント装置１では、基板ＳＴとモールドＭＯとを高精度にアライメントすることができる。

なお、図３に示すフローチャートでは、各ショット領域の倍率成分及び回転成分は設計値通りであると仮定してシフト成分のみを補正する場合について説明した。そこで、グローバル補正値として、サンプルショット領域の設計位置に対するサンプルショット領域の位置の統計量のみを算出していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、基板上のショット領域ごとに倍率成分及び回転成分を補正する場合にも適用することも可能であり、以下では、サンプルショット領域の設計位置に対するサンプルショット領域の位置及び形状を表す統計量を算出する場合について説明する。

グローバル補正値としてサンプルショット領域の設計位置に対するサンプルショット領域の位置及び形状を表す統計量を算出する場合には、以下に示す第１の統計処理と第２の統計処理とを行う。第１の統計処理では、サンプルショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２の検出位置から、かかるサンプルショット領域の位置及び形状（統計量）を算出する。第２の統計処理では、第１の統計処理で算出したサンプルショット領域の位置及び形状から、基板上の全てのショット領域の位置及び形状を算出（推定）する。

第１の統計処理では、図２に示す座標系におけるショット領域の中心を原点とし、アライメントマークＡＭ２の設計位置（Ｘ_ｍｓ，Ｙ_ｍｓ）と検出位置（Ｐ_ｍｘ，Ｐ_ｍｙ）とが、以下の式１１及び式１２の関係にあると近似する。

式１１及び式１２（の係数）から、サンプルショット領域の配置を表す統計量であるシフト成分（Ｓ_ｓｘ，Ｓ_ｓｙ）、倍率成分（Ｍ_ｓｘ，Ｍ_ｓｙ）及び回転成分（Ｒ_ｓｘ，Ｒ_ｓｙ）を算出する。具体的には、式１１及び式１２の係数を、サンプルショット領域の中心位置の検出位置を用いて公知の最小自乗法で求める。

第２の統計処理では、図４に示す座標系における基板ＳＴの中心位置を原点とする。そして、ショット領域の中心位置の設計位置（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）と、そのショット領域のシフト成分（Ｓ_ｓｘ，Ｓ_ｓｙ）、倍率成分（Ｍ_ｓｘ，Ｍ_ｓｙ）及び回転成分（Ｒ_ｓｘ，Ｒ_ｓｙ）とが、以下の式１３及び式１８の関係にあると近似する。

グローバル補正値として、式１３乃至式１８の係数を求める。具体的には、各サンプルショット領域のＳ_ｓｘ、Ｓ_ｓｙ、Ｍ_ｓｘ、Ｍ_ｓｙ、Ｒ_ｓｘ、Ｒ_ｓｙに基づいて、式１３乃至式１８の係数ａ_ｓｘ〜ｊ_ｓｘ、ａ_ｓｙ〜ｊ_ｓｙ、ａ_ｍｘ〜ｊ_ｍｘ、ａ_ｍｙ〜ｊ_ｍｙ、ａ_ｒｘ〜ｊ_ｒｘ、ａ_ｒｙ〜ｊ_ｒｙを算出する。

次に、基板ＳＴの上の全てのショット領域の位置及び形状を表す統計量（Ｓ_ｓｘ，Ｓ_ｓｙ，Ｍ_ｓｘ，Ｍ_ｓｙ，Ｒ_ｓｘ，Ｒ_ｓｙ）、及び、アライメントマークＡＭ２の設計位置（Ｘ_ｍｓ，Ｙ_ｍｓ）から、アライメントマークＡＭ２の位置（Ｑ_ｘ，Ｑ_ｙ）を求める。具体的には、以下の式１９及び式２０を用いて、アライメントマークＡＭ２の位置（Ｑ_ｘ，Ｑ_ｙ）を求める。

そして、式１９及び式２０から求めたアライメントマークＡＭ２の位置（Ｑ_ｘ，Ｑ_ｙ）と、アライメントマークＡＭ２の検出位置（Ｐ_ｍｘ，Ｐ_ｍｙ）との差分であるダイバイダイ補正値（Ｄ_ｘ，Ｄ_ｙ）を、式７及び式８から算出する。

上述した説明では、ダイバイダイ補正値を算出するために、基板ＳＴの上の全てのショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２（の位置）を検出している。但し、基板ＳＴの上の複数のショット領域のうち一部のショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２のみを検出して、ダイバイダイ補正値を算出することも可能である。例えば、図５に示すように、図４に示すサンプルショット領域ＳＳの数よりも多い数のショット領域ＳＳ’についてアライメントマークＡＭ２を検出し、式１や式２（式１１や式１２）に示す近似式の次数よりも高い次数の近似式を求めればよい。具体的には、基板ＳＴの上のあるショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２の検出位置を（Ｐ_ｍｘ，Ｐ_ｍｙ）、そのショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２の設計位置を（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｍ）とし、以下の式２１及び式２２の関係にあると近似する。

また、基板ＳＴの上の複数のショット領域のうち一部のショット領域ＳＳ’に形成されたアライメントマークＡＭ２の検出位置と設計位置とに基づいて、式２１及び式２２の係数ａ_ｘ〜ｊ_ｘ、ａ_ｙ〜ｊ_ｙを公知の最小自乗法を用いて算出する。そして、式２１及び式２２に対して、残りのショット領域に形成されたアライメントマークＡＭ２の設計位置を代入することで、アライメントマークＡＭ２の検出位置（Ｐ_ｍｘ，Ｐ_ｍｙ）を求める。

本実施形態では、モールドのパターンを基板に転写する際に基板とモールドとの間の空間に予め定められた気体を供給するインプリント装置を例として説明したが、本発明は、このようなインプリント装置に限定するものではない。例えば、本発明は、インプリント処理における基板ステージの位置制御の精度が他の処理（第２の検出部によるアライメントマークの検出処理）における基板ステージの位置制御の精度よりも低いインプリント装置に対して効果的である。なお、図１に示すように、モールドの近傍には、気体供給部や樹脂供給部が配置されているため、基板ステージの位置をより高精度に計測する平面エンコーダなどを配置することが困難である。一方、第２の検出部の近傍は、モールドの近傍と比較して、空間的な余裕があり平面エンコーダなどを配置することができる。

更に、本発明は、インプリント装置以外のリソグラフィ装置、例えば、原版であるレチクル（マスク）のパターンを投影光学系によって基板の上の複数のショット領域のそれぞれに投影する露光処理を行う露光装置にも適用することができる。露光装置において、投影光学系の近傍には、基板ステージの位置をより高精度に計測する計測器を配置することが困難であるが、第２の検出部に相当するオフアクシス検出系の近傍には、かかる計測器を配置することが可能である。このように、露光処理を行う際の基板ステージの位置制御の精度がオフアクシス検出系を用いて検出処理を行う際の基板ステージの位置制御の精度よりも低い露光装置に対しては、本発明が効果的となる。

また、本実施形態では、グローバル補正値やダイバイダイ補正値を求めるためのアライメントマークの検出を、気体供給部から供給される予め定められた気体の影響を受け難い位置（モールドの近傍以外の位置）で行っている。但し、予め定められた気体を十分に回収できる場合、即ち、モールドの下においても基板ステージの位置制御の精度を維持できる場合には、第１の検出部によってグローバル補正値やダイバイダイ補正値を求めるためのアライメントマークの検出を行ってもよい。

また、図１に示すインプリント装置１では、第２の検出部１２０によるアライメントマークＡＭ２の検出結果からダイバイダイ補正値を求めている。このような場合、第１の検出部１１８（を構成するセンサ）と第２の検出部１２０（を構成するセンサ）の検出特性がほぼ同じであることが必要となる。但し、第１の検出部１１８は、アライメントマークＡＭ２及びＡＭ３の両方を同時に検出しなければならず、構造体１０８における狭い空間に構成しなければならないため、設計上の制約（実現可能な開口数（ＮＡ）に上限があるなど）が多い。従って、第１の検出部１１８の検出特性に第２の検出部１２０の検出特性をあわせることは、グローバル補正値を求めるために第２の検出部１２０がアライメントマークＡＭ２を検出する際の検出精度の面で不利となる。

そこで、図６に示すように、第１の検出部１１８（を構成するセンサ）の検出特性と異なる検出特性を有する第１のセンサ１２０Ａと、第１の検出部１１８の検出特性と同じ検出特性を有する第２のセンサ１２０Ｂとで第２の検出部１２０を構成する。第１のセンサ１２０Ａは、第１の検出部１１８の検出特性よりも優れた検出特性を有し、例えば、結像光学系を介して、アライメントマークＡＭ２を画像として検出する。また、第２のセンサ１２０Ｂは、第１の検出部１１８と同様に、干渉信号やモアレなどの相乗効果による信号を検出する。なお、第２のセンサ１２０では、モールドＭＯに形成されたアライメントマークＡＭ３の代わりに内部に構成したマーク及びアライメントマークＡＭ２からの信号を検出する。図６に示すインプリント装置１では、第２の検出部１２０の構成は複雑になるが、第１のセンサ１２０Ａの設計上の制約を軽減することができる。従って、アライメントマークＡＭ２を検出する際の検出精度の面で有利な（即ち、アライメントマークＡＭ２を高精度に検出することが可能な）第１のセンサ１２０Ａを構成することができる。但し、基板ステージ１０２の上の基準部材１０４に形成されたアライメントマークＡＭ１を第１のセンサ１２０Ａ及び第２のセンサ１２０Ｂで検出して、第１のセンサ１２０Ａと第２のセンサ１２０Ｂとの間の距離を求めておく必要がある。

図７を参照して、図６に示すインプリント装置１の動作、即ち、モールドＭＯのパターンを基板ＳＴに転写するインプリント処理について説明する。図７に示すインプリント装置１の動作は、制御部１２２がインプリント装置１の各部を統括的に制御することによって行われる。

Ｓ７０２では、インプリント装置１にモールドＭＯのパターンを転写する基板ＳＴを搬入し、かかる基板ＳＴを基板ステージ１０２に保持させる。

Ｓ７０４では、基板ＳＴを保持する基板ステージ１０２を第２の検出部１２０の第１のセンサ１２０Ａの視野内（図６において破線で示す位置）に配置し、第１のセンサ１２０ＡによってアライメントマークＡＭ２を検出する。なお、Ｓ３０４では、基板ＳＴの上の複数のショット領域に形成されるアライメントマークＡＭ２を検出したが、Ｓ７０４では、基板ＳＴの上の複数のショット領域のうちサンプルショット領域に形成されるアライメントマークＡＭ２を検出すればよい。

Ｓ７０６では、第２の検出部１２０の第１のセンサ１２０ＡによるアライメントマークＡＭ２の検出結果を統計処理して基板ＳＴの上の複数のショット領域の配列を表す統計量、即ち、グローバル補正値を算出する。上述したように、第１のセンサ１２０Ａは、第１の検出部１１８の検出特性よりも優れた検出特性を有しているため、Ｓ７０６では、Ｓ３０６で算出されるグローバル補正値よりも高精度なグローバル補正値を算出することができる。

Ｓ７０７では、基板ＳＴの上の全てのショット領域について、第２の検出部１２０の第２のセンサ１２０ＢによってアライメントマークＡＭ２を検出する。

Ｓ７０８では、グローバル補正値から求められるアライメントマークＡＭ２の位置と、Ｓ７０７において第２の検出部１２０の第２のセンサ１２０Ｂによって検出されたアライメントマークＡＭ２の位置との差分、即ち、ダイバイダイ補正値を算出する。上述したように、Ｓ７０６で算出されるグローバル補正値は、Ｓ３０６で算出されるグローバル補正値よりも高精度であるため、Ｓ７０８で算出されるダイバイダイ補正値もＳ３０８で算出されるダイバイダイ補正値よりも高精度になる。

図６に示すインプリント装置１では、第２の検出部１２０の第１のセンサ１２０Ａの検出結果を用いてグローバル補正値を、第２の検出部１２０の第２のセンサ１２０Ｂの検出結果を用いてダイバイダイ補正値を算出する。

なお、Ｓ７１０乃至Ｓ７２４の処理は、Ｓ３１０乃至Ｓ３２４の処理と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。

このように、図６に示すインプリント装置１では、グローバル補正値及びダイバイダイ補正値をより高精度に求めることができるため、基板ＳＴとモールドＭＯとをより高精度にアライメントすることができる。

物品としてのデバイス（半導体デバイス、液晶表示素子等）の製造方法は、インプリント装置１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。かかる製造方法は、パターンが転写された基板をエッチングするステップを更に含む。なお、かかる製造方法は、パターンドットメディア（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、エッチングステップの代わりに、パターンが転写された基板を加工する他の加工ステップを含む。

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及び変更が可能である。

Claims (9)

1. 原版のパターンを基板に転写するリソグラフィ装置であって、
   前記原版に形成された第１のマーク、及び、前記原版を介して前記基板の上の複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークを検出する第１の検出部と、
   前記原版を介さずに前記複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークを検出する第２の検出部と、
   前記原版のパターンを前記基板に転写するための処理を行う処理部と、
   を有し、
   前記処理部は、
   前記第２の検出部によって前記第２のマークを検出する処理と、
   前記第２の検出部による前記第２のマークの検出結果の一部を統計処理して前記複数のショット領域の配列を表す統計量を求める処理と、
   前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記統計量から求められる前記複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークの位置と、前記第２の検出部によって検出された前記複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークの位置との差分を求める処理と、
   前記第１の検出部によって前記第１のマーク及び前記第２のマークを検出して、前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記第１の検出部によって検出される前記第１のマークの位置と前記第２のマークの位置とのずれ量が対応するショット領域の前記差分となるように、前記原版と前記基板との位置関係を調整しながら、前記原版のパターンを前記複数のショット領域のそれぞれに転写する処理と、
   を行うことを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記第２の検出部は、前記第１の検出部を構成するセンサの検出特性と異なる検出特性を有する第１のセンサと、前記第１の検出部を構成するセンサの検出特性と同じ検出特性を有する第２のセンサと、を含み、
   前記処理部は、
   前記第２のマークを検出する処理として、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサのそれぞれによって前記第２のマークを検出し、
   前記統計量を求める処理として、前記第１のセンサの検出結果を統計処理して前記複数のショット領域の配列を表す統計量を求め、
   前記差分を求める処理として、前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記統計量から求められる前記複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークの位置と、前記第２のセンサによって検出された前記複数のショット領域のそれぞれに形成された第２のマークの位置との差分を求めることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記基板を保持する基板ステージの位置を計測する計測器を更に有し、
   前記処理部は、
   前記第２の検出部によって前記第２のマークを検出する際に前記計測器を用いて前記基板ステージの位置制御を行い、
   前記第１の検出部によって前記第１のマーク及び前記第２のマークを検出する際に前記計測器を用いて前記基板ステージの位置制御を行い、
   前記第１の検出部によって前記第１のマーク及び前記第２のマークを検出する際の前記基板ステージの位置制御の精度は、前記第２の検出部によって前記第２のマークを検出する際の前記基板ステージの位置制御の精度よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記計測器は、干渉計であることを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記処理部は、前記原版のパターンを前記複数のショット領域のそれぞれに転写する処理として、前記基板に塗布された樹脂に前記原版を押し付けた状態で当該樹脂を硬化させ、硬化した樹脂から前記原版を剥離するインプリント処理を行うことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記原版と前記基板との間の空間に予め定められた気体を供給するための供給部を更に有し、
   前記供給部は、
   前記処理部が前記インプリント処理を行っている間においては、前記空間へ前記気体を供給し、
   前記処理部が前記第２の検出部によって前記第２のマークを検出する処理を行っている間においては、前記空間への前記気体の供給を停止することを特徴とする請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記処理部は、前記原版のパターンを前記複数のショット領域のそれぞれに転写する処理として、前記原版のパターンを投影光学系によって前記複数のショット領域のそれぞれに投影する露光処理を行うことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記統計量は、前記複数のショット領域のそれぞれのシフト成分、倍率成分及び回転成分の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
9. 請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いて原版のパターンを基板に転写するステップと、
   前記パターンが転写された基板を加工するステップと、
   を有することを特徴とする物品の製造方法。

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